Ziel des Verbundprojektes 'LeiMot' ist die Entwicklung eines Verbrennungsmotors mit einer Verringerung des Gesamtmotorgewichts bei verbessertem Betriebswirkungsgrad, Betriebsverhalten, Thermomanagement und reduzierter Geräuschentwicklung.
Neue Konstruktions-, Auslegungs- und Herstellungsverfahren werden in Zukunft stärker auf den Produktentwicklungsprozess Einfluss nehmen. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, den Verbrennungsmotor auf zukünftige Herstellungsverfahren zu untersuchen und neue Potentiale zu nutzen. Die heutigen, konventionellen Herstellverfahren (z.B. Gießen) lassen mittelfristig kaum größere Entwicklungsschritte erwarten. Der Ansatz des Vorhabens ist, frei von Herstellungsrestriktionen wie Gusskernen oder Entformungen, die einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung von z.B. Kurbelgehäuse und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren haben, konstruieren und entwickeln zu können. Zur Erreichung dieses Ziels wird das sogenannte selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) bzw. Laser Powderbed Fusion (LPBF) für metallische Motorkomponenten, neben hochbelastbaren Kunststoff-Komponenten aus Faserverbundkunststoff (FVK), eingesetzt. Ziel ist es, durch den intelligenten Einsatz von neuer Gestaltung und Auslegung den Verbrennungsmotor für zukünftige Entwicklungen auf ein neues Ausgangsniveau zu heben.
Mittelfristig erfordert die Integration großer Mengen fluktuierender Erzeugungs-anlagen zusätzliche Speicheranlagen. Zur Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit von Speichersystemen müssen zusätzliche Erträge im Regelenergiebereich erwirtschaftet und Investitionskosten gesenkt werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll ein adiabater Niedertemperatur-Druckluftenergiespeicher in Modulbauweise auf Basis von umkehrbar einsetzbaren Maschinen entwickelt werden. Durch Kombination umkehrbarer Turbo- und Kolbenmaschinen wird eine große Kostenreduktion generiert. Die Kolbenmaschinen sorgen für eine große Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Enddrücke im Speichervolumen. Modular aufgebaute Anlagen mit niedrigem Stückpreis können flexibler den aktuellen Standortanforderungen angepasst werden oder ggf. auch geografisch versetzt werden. Das Verbundvorhaben verfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes für einen LTA-CAES® in Modulbauweise mit umkehrbar betreibbaren Kolben- und Turbomaschinen, Leistungen von 2-10 MWel und Speicherkapazitäten von 5-100 MWhel, einer hohen Anfahrgeschwindigkeit und einem thermischen Nutzungsgrad von 55-65%.BOGE engagiert sich bei der technischen Entwicklung und beim Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen und arbeitet bei der Gesamtkonzeption, wirtschaftlichen Bewertung und Optimierung des modularen LTA-CAES® mit. Vorentwicklung - Bei BOGE wird die Entwicklung und der Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen durchgeführt. Hierzu werden Funktionsmuster mit allen relevanten Teilkomponenten entwickelt, konstruiert, gebaut und im Testfeld getestet und optimiert. Zuletzt ist ein Langzeittest zur Einschätzung der Verschleißeigenschaften vorgesehen. BOGE arbeitet an der Diskussion des Gesamtkonzepts der Speicheranlage mit und liefert für die Speichersystemmodellierung die Eigenschaften der eingesetzten Kolbenmaschinen zu und definiert gemeinsam mit UMSICHT realitätsnahe Betriebsszenarien für eine wirtschaftliche Bewertung des Speichersystems.
Zur energetischen Versorgung von Gebäuden werden zunehmend Wärmepumpensysteme und Systeme auf Basis der KWK Technologie eingesetzt. Feldtests zeigen jedoch, dass die durch Rechenverfahren prognostizierten Nutzungsgrade nicht erreicht werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, realitätsnahe Testszenarien zu entwickeln, mit denen die genannten Technologien realistisch eingeschätzt werden können. Das Forschungsvorhaben zielt dabei besonders auf das von der Bunderegierung im IEK Programm formulierte Ziel der 'Effizienzsteigerung' innerhalb der energetischen Versorgung von Gebäuden ab. Die Arbeiten sollen als Grundlage für die Entwicklung einer späteren normativen Anwendung gesehen werden. Die Arbeitsplanung (AP) sieht vor, in AP 1 und 2 an der TU Dresden sowie an der RWTH Aachen zwei funktional identische Versuchsstände zur Nutzungsgradbestimmung von Wärmepumpen und KWK-Systemen aufzubauen. Die Versuchsstände werden dabei so konstruiert, dass sie mit einem numerischen Simulationsprogramm gekoppelt werden können. In einem zweiten Schritt (AP2) erfolgt die Inbetriebnahme, die gleichfalls eine Ringmessung zwischen den beiden Institutionen beinhaltet, um sicherzustellen, dass die Einrichtungen unabhängig von der Versuchseinrichtung vergleichbare Ergebnisse erzielen. Im dritten Schritt (AP3) werden Testszenarien und Gebäudemodelle / Nutzerprofile entwickelt, wobei die Gebäudegröße, das Nutzerverhalten sowie die wärmetechnische Ausstattung der Liegenschaften mit betrachtet werden und mit dem Prüfverfahren des IGE Stuttgart abgestimmt. AP4 Umfasst die messtechnische Analyse, AP5 die Entwicklung eines energetischen Berechnungsverfahrens zur Bewertung von Wärmepumpen und Mikro-KWK Systemen. Am Beispiel ausgewählter Geräte sollen das Konzept der umgesetzten Emulation und die Vorteile der Vorgehensweise bei der Nutzungsgradbestimmung aufgezeigt werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten der TU Dresden liegt in der Untersuchung und Bewertung von Mikro-KWK Systemen.