Hochrechnungen haben ergeben, dass der jährliche Stromverbrauch für Umwälzpumpen in Heizungs- und Klimaanlagen in Deutschland ca. 15 Milliarden kWh beträgt - etwa soviel wie derjenige des gesamten Schienenverkehrs. Bei Einfamilienhäusern kann der Anteil der Pumpen am Stromverbrauch bis zu 25Prozent betragen, in Einzelfällen sogar noch mehr. Die für den Verbraucher direkt spürbaren Folgen der Fehldimensionierung sind jedoch allenfalls eine ungleichmäßige Wärmeverteilung und ein störendes Rauschen an den Thermostatventilen. Untersuchungen an bestehenden Heizungs- und Kollektornetzen haben gezeigt, dass Einsparungen von 50Prozent und in Einzelfällen bis zu 90Prozent möglich sind. Parallel zur Senkung des Stromverbrauchs erfolgt eine Reduzierung der CO2-Emission um durchschnittlich 0,6 kg CO2/kWh. Unter der hydraulischem Einregulierung versteht man die Begrenzung der Wasservolumenströme auf Werte, welche dem Wärmebedarf der Anlage entsprechen. Diese Maßnahme ist eine ökonomische Notwendigkeit und wird auch in DIN-Normen und Verordnungen (z.B. VOB/C-DIN18380 oder DIN EN 14336) gefordert. Das in Deutschland heute übliche Pumpenwarmwassersystem soll die Wärme gleichmäßig entsprechend dem Bedarf aller zu beheizenden Räume verteilen. Diese Wärmeverteilung bedingt einen Wasservolumenstrom, der sich je nach Heizleistung im Rohrleitungsnetz verteilt. Dies ist aber in den seltensten Fällen gegeben. Nach dem Prinzip des geringsten Widerstandes fließt das Heizungswasser auf dem kürzesten Weg zurück zur Heizzentrale. Dieser Weg führt in der Regel durch die der Umwälzpumpe nächstgelegenen Heizkörper im Rohrnetz. Dadurch werden die in einem Heizungsnetz entfernt und hydraulisch ungünstig gelegenen Heizkörper nur ungenügend mit Heizwasser durchströmt. Die Folge davon sind nicht ausreichend beheizte Räume bzw. überheizte Räume in der Nähe der Heizzentrale. Besonders markant treten diese Erscheinungen im alten Gebäudebestand auf, da man bei der damaligen Auslegung der Heizungsrohrnetze entweder auf eine korrekte Einregulierung verzichtete oder man durch eine überdimensionierte Umwälzpumpe die Wärmeversorgung 'überfüllen' konnte. Da nach VOB nur bei Neuanlagen ein Hydraulischer Abgleich gefordert wird, jedoch der Hauptanteil an mangelhaft ausgelegten Rohrnetzen im Altbau zu finden ist, soll nach Lösungen für den hydraulischen Abgleich in Gebäuden alter Bausubstanz gesucht werden. Projektziele: Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts stehen die Erfassung der hydraulischen Verhältnisse innerhalb bestimmter Gebäudetrakte die Ermittlung der auf dem Markt befindlichen Anwendungen für den hydraulischen Abgleich der Einsatz der Software WILO RX-Optimierung der Hydraulik.
Zielsetzung des Projekts ist die Entwicklung einer Pumpturbine, die durch interne Schaufelverstellung sowohl als Pumpe als auch als Turbine arbeiten kann. Neu dabei ist die konstante Durchstroemrichtung im Pumpen- und Turbinenbetrieb. Mit geringem Bauwerksaufwand kann damit sowohl Wasser hochgepumpt als auch die Druckenergie von fliessenden Gewaessern zurueckgewonnen werden. Im Rahmen einer umfangreichen hydraulischen Vorentwicklung sollen verschiedene Schaufelauslegungen und -verstellungen getestet und optimiert werden. Diese Phase 1 beinhaltet auch einfache konstruktive Ausfuehrungen, um mit einer wirtschaftlichen Loesung bisher nicht genutzte Wasserkraftpotentiale ausschoepfen zu koennen. In der Phase 2 soll ein Prototyp gebaut und erprobt werden. Schwerpunkte sind hier automatische Schaufelverstelleinrichtungen und Sicherheitsvorkehrungen, um bei Stoerfaellen, z.B. Stromstoerung mit Netzausfall, eine Ueberdrehzahl der Maschine zu verhindern.
Das Vorhaben Pegasus II dient dazu, alle Maßnahmen zur Reibungsminderung, die mit Kohlenstoffschichten auf Gleitkomponenten erreichbar sind zu erforschen und für die Anwendung zu erschließen. Im Fokus der Anwendung stehen Komponenten von Verbrennungsmotoren, hydraulischen Antriebs- und Arbeitsmaschinen, Kraftübertragungseinheiten sowie Lager und Dichtungen. Ein wesentlicher Aspekt des Vorhabens basiert auf einem neuartigen Reibungsminderungseffekt, der so genannten Supraschmierung. Dieser Effekt soll weiter intensiv untersucht und schließlich in die Anwendung auf reale tribologische Systeme überführt werden. Die Arbeiten der drei Fraunhofer Institute zielen auf die Optimierung von Kohlenstoffschichten für Bauteile und Komponenten aus Stahl, Kunststoff sowie Elastomeren ab. Parallel sollen atomistische Simulationen das Verständnis der tribologischen Vorgänge erweitern. Die Arbeiten ordnen sich in 7 Teilprojekte ein, mit denen alle Aktivitäten des Gesamtkonsortiums strukturiert und vernetzt sind. Die Arbeiten beginnen mit der Herstellung und Optimierung von Kohlenstoffschichten mittels Laser-Arc-Technologie und Plasmapolymerisation. Die Optimierung wird durch tribometrische und analytische Untersuchungen sowie atomistische Simulationen unterstützt. Die optimierten Schichten werden später in Bauteil- und Prüfstandstests untersucht. Parallel laufen Arbeiten zur Aufskalierung von Beschichtungsanlagentechnik, um eine Industrietauglichkeit der Beschichtungsprozesse zu demonstrieren.
Sinkende Energieressourcen und damit einhergehend steigende Energiepreise sowie verschärfte Abgasrichtlinien stellen Baumaschinenhersteller vor die Herausforderung, die Energieeffizienz ihrer angebotenen Produkte in den Fokus zu nehmen. Hierzu gibt es eine Vielzahl von Einzelanstrengungen der am Markt agierenden Firmen, aber es fehlt ein Ansatz, der Grundlagenerkenntnisse aufbereitet und ganzheitlich analysiert. Das Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen der Rheinisch- Westfälischen Technischen Hochschule Aachen wird mit dem Projekt 'Steigerung der Energieeffizienz in der Arbeitshydraulik mobiler Maschinen (STEAM)' erstmalig eine ganzheitliche und systematische Betrachtung der Energieeffizienzsteigerung der Arbeitshydraulik von mobilen Maschinen durchführen. Dabei werden der gesamte Antriebsstrang von der Verbrennungskraftmaschine bis zur eigentlichen Arbeitshydraulik ausgewertet und die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt. STEAM belastet die Verbrennungskraftmaschine unabhängig vom Arbeitszyklus mit dem gleichen Lastmoment bei gleichbleibender Drehzahl, so dass diese stets im optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Hierdurch lässt sich nicht nur der Kraftstoffverbrauch sondern auch die Abgasemissionen reduzieren. Um den Konstantdruck energieeffizient an den Lastdruck der einzelnen Verbraucher anpassen zu können, wird eine zweite Konstantdruckleitung (Zwischendruckleitung) verwendet. Die hierdurch insgesamt drei zur Verfügung stehenden Druckleitungen können flexibel auf Kolbenboden- und Stangenseite des Zylinders verschaltet werden. Durch die neun möglichen Verschaltungen wird die abzudrosselnde Energie minimal gehalten. STEAM ist zudem in der Lage aufgrund seiner Hoch- und Mitteldruckleitung, die potentielle Energie des Auslegers und die kinetische Bremsenergie des Drehwerks zurückzugewinnen. Hierzu wird die Energie in die Druckleitungen zurückgespeist und kann in die angeschlossenen Druckspeichern zwischengespeichert werden. Alternativ kann sie direkt für andere an den Druckleitungen angeschlossenen Verbrauchern genutzt werden. Entsprechend muss der Verbrennungsmotor bzw. die Hydraulikpumpe diesen zurückgewonnenen Energieanteil nicht zur Verfügung stellen, was zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt. STEAM nutzt einfache und effiziente Komponenten, wie beispielsweise Konstantpumpen, die aufgrund der Druckspeicher an den Konstantdruckleitungen nicht auf Eckleistung ausgelegt werden müssen. Dies führt dazu, dass die Komponenten im Zusammenspiel mit der konstanten Belastung der VKM im Volllastbereich betrieben werden, was zu einer maximal möglichen Energieeffizienz der Einzelkomponenten führt. Ziel des durch das BMBF im Rahmen des VIP-Programms geförderten Projekts ist die Validierung des STEAM-Systems anhand einer realen Baumaschine. Dieser Demonstrator (Bagger) soll die praktische Funktionsfähigkeit beweisen und im Erfolgsfall der industriellen Forschung und Entwicklung neue Impulse geben.