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Waermeintegrationsanalyse und Exergieanalyse als Instrument zur rationellen Energienutzung

Bei der Minimierung des Energiebedarfs technischer Prozesse spielen die Grenzen des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik eine einschlaegige Rolle. Dies gilt insbesonders auch fuer die Entwicklung von Waermenutzungskonzepten fuer technische Anlagen. Grundlegende thermodynamische Instrumente sind die Waermeintegrationsanalyse und die Energieanalyse. Es wird untersucht, in welcher Weise diese Instrumente in praktisch realisierbarer Weise zur rationellen Energienutzung beitragen koennen.

Innovative Wärmeservice-Modelle: Neue Wege aus dem Mieter-Vermieter-Dilemma bei der energetischen Modernisierung

Das Projekt 'Innovative Wärmeservice-Modelle' hat zum Ziel, neue Wege aus dem Mieter-Vermieter-Dilemma bei der CO2- und Energieeinsparung aufzuzeigen und ihre Realisierbarkeit in sozialer, ökonomischer, ökologischer, rechtlicher und technisch Hinsicht zu prüfen. Die Grundidee besteht darin, dass der Mieter für den Wärmeservice in seiner Wohnung anstatt für die Menge der dafür aufgewendeten Energieträger zahlt und dadurch beide Seiten sparen können: Der Vermieter durch die Wahl der Energieträger und die Ausstattung des Gebäudes, der Mieter durch die richtige Regelung von Heizen und Lüften. Grundlage für die zielgenaue Verteilung der Anreize ist ein digitales System zur Messung der Energieströme, das es ermöglichen soll, die Einhaltung der Vertragsbedingungen zu überwachen. Teilprojekt A ist für die Konzeption und Koordination des Gesamtvorhabens sowie die Betreuung der Feldstudien im Reallabor mit 300 Wohneinheiten in Ostdeutschland zuständig.

Minderung der Umweltbelastung durch Minderung des Brennstoffverbrauches. Fernsteuerbare Einzelraum-Temperaturregelung. Fernschaltbare Einzelraum-Lueftung (FER und FEL)

Minderung der Umweltbelastung durch Minderung des Brennstoffverbrauches durch Anwendung der fernsteuerbaren Einzelraum-Temperaturregelung und der fernschaltbaren Einzelraumlueftung bei zentralen Heizungs- und Lueftungsanlagen. 'Elastische Heizung' - 'Elastische Lueftung'. Erforschung der Energieeinsparungsquoten durch einfachste Schaltung von Rohrnetz und Heizkoerperventilen, die zentral oder dezentral, manuell oder programmiert ferngesteuert werden. Dadurch nutzungsgerechter Heizungsbetrieb jedes einzelnen Raumes. Temperatur exakt geregelt. Vermeidung von Ueberheizungen, Nutzung von Waermegewinn aus Umwelt, Sonneneinwirkung, Geraete-, Beleuchtungs- und Personenwaerme zur Waermebedarfsdeckung der einzelnen Raeume. In gleicher Weise Lueftungsbetrieb fuer die einzelnen Raeume schaltbar entsprechend der Nutzungszeiten. Keine unnoetige Lufttransporte, keine unnoetige Luftaufheizung oder Luftkuehlung. Kein Raum wird unnoetig beheizt oder belueftet.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU, Teilvorhaben: Reduktion des Material- und Energieverbrauchs für Solarglas

Im Rahmen des Verbundvorhabens 'GreenSolarModules' befasst sich das Teilvorhaben mit der Fragestellung, inwiefern der Material- und Energieverbrauch für die Herstellung von Solarmodulen signifikant reduziert werden kann. Das Teilprojekt verfolgt zur Unterstützung des Gesamtvorhabens mehrere innovative Ansätze zur primärseitigen Einsparung von Rohstoffen und Energie: - Erstmalig wird chemisch-thermisch behandeltes Solarglas für die Erhöhung der Biegebruchfestigkeit industriell angewendet. - Unter Federführung der EXXERGY GmbH entwickelt das Konsortium eine Beschichtungsapplikation für Solarglas, mit dem die mechanische Festigkeit von Glas so signifikant erhöht werden kann, dass die zur geforderten Bruchlast notwendige Glasdicke entsprechend reduziert werden kann. Dabei soll die Glasbeschichtung möglichst geringe Transmissionsverluste aufweisen. In diesem Teilprojekt werden Konzepte zur Verringerung des CO2eg-Fußabdrucks sowie einer signifikanten Reduktion des Rohstoffbedarfs der wesentlichen Gewichts-Komponenten von Solarmodulen über eine Verringerung des Material- und Energieverbrauchs entwickelt. Damit zielt dieses Teilprojekt umfassend auf eine Senkung der Treibhausgasemission bei der Herstellung der für Solarmodule benötigten Materialien ab. Darüber hinaus wird EXXERGY zum Thema technisches Rating von Solarmodulen ihre Expertise mit einbringen, dies schließt das Thema Energy Rating mit ein.

Online-Steuerung einer flexiblen Kraft-Waerme-Kopplungsanlage

Zur Versorgung des Forschungsgelaendes Garching der Technischen Universitaet Muenchen wird eine Gasturbine eingesetzt, die nach dem Cheng-Prozess arbeitet: aus der Abwaerme der Gasturbinenabgase wird Dampf erzeugt, der entweder den Waermebedarf deckt, oder aber - bei erhoehtem Bedarf an elektrischer Energie - in der Gasturbine entspannt wird. Mittels dieser Dampfinjektion in die Gasturbine kann die elektrische Leistung in zwei Minuten um 50 Prozent, d.h. von 4 MWe auf 6 MWe erhoeht werden. Um das Potential dieser Flexibilitaet ausnutzen zu koennen, ist ein Online-Steuerungsprogramm erforderlich. Dieses ermittelt den optimalen Betriebspunkt mittels der GGLP-Methode (Gemischt Ganzzaehlig Lineare Programmierung) und setzt den gefundenen Betriebspunkt ueber ein neuronales Netz um. Derzeit findet eine Weiterentwicklung und Erprobung dieses Online-Steuerungsprogramms in der Anlage statt.

Kreislaufführung von VIP-Stützkernen

Zielsetzung: VIPs sind Hochleistungsdämmstoffe und bestehen vorrangig aus einem Stützkern aus pyrogener Kieselsäure, der energieintensiv in der Herstellung ist. VIPs werden in spezifischen Anwendungsfällen wie pharmazeutischen Transportboxen nach einer Nutzungsdauer von oft nur wenigen Jahren entsorgt, was zu erheblichen ökologischen und ökonomischen Belastungen führt: Hohe CO2-Emissionen: Die Produktion der pyrogenen Kieselsäure verursacht signifikante CO2-Emissionen. Entsorgung: VIPs werden meist deponiert oder verbrannt, da es kein etabliertes Recyclingverfahren gibt. Ressourcenverbrauch: Die Herstellung der Kieselsäure ist ressourcenintensiv. Das Projekt zielt darauf ab, ein Verfahren zur Kreislaufführung von VIP-Stützkernen mit einem maximalen Rezyklatanteil von mindestens 95 % zu entwickeln, ohne die Wärmeleitfähigkeit signifikant zu erhöhen. Dies soll durch folgende Maßnahmen erreicht werden: Entwicklung eines Recyclingprozesses: Ein Verfahren zur Extraktion und Wiederverwertung des alten Stützkernmaterials wird entwickelt und optimiert. Verschiedene Techniken sollen getestet werden, um eine optimale Verarbeitbarkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen. Rückführungskonzept: Es wird ein Konzept erstellt, wie ausgemusterte VIPs an den Hersteller zurückgeliefert werden können. Dies könnte durch ein Pfandsystem oder durch wirtschaftliche Anreize für die Kunden erreicht werden. Insbesondere für pharmazeutische Transportboxen, die bereits teilweise rückgeführt werden, soll die Logistik verbessert werden. Umweltbilanzierung: Die Umweltwirkungen des Recyclingprozesses werden durch eine Life Cycle Assessment (LCA) quantifiziert. Ziel ist es, die ökologischen Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung aufzuzeigen und den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. Umweltbezogene Zielsetzungen: Reduktion von CO2-Emissionen und Energieverbrauch: Durch Wiederverwendung des Stützkernmaterials sollen die CO2-Emissionen und der Energieverbrauch signifikant reduziert werden. Verringerung von Abfällen: Durch die Einführung eines effektiven Recycling- und Rückführungsverfahrens sollen Deponie- und Verbrennungsabfälle minimiert werden. Optimierung der Herstellungskosten: Reduktion des Einsatzes neuer Rohstoffe durch Recycling. Dies soll zusätzliche wirtschaftliche Anreize für Firmen schaffen, sodass ökologischer und ökonomischer Nutzen erreicht wird.

Energieeffizienter emissionsminimierender kombinierter Herstellprozess für Batteriekühlplatten, Teilvorhaben: Realisierung und Validierung Modellanlage

Abwassertechnologie mit Algen-Bakterien-Mischkulturen

Fuer den Einsatz von Algen-Bakterien-Mischkulturen bei der aeroben Behandlung oder Nachreinigung fluessiger Abfallstoffe sollen wissenschaftliche Grundlagen erarbeitet und energiesparende Technologien entwickelt werden. Definierte Substrate aus industriellen Fermentationsrueckstaenden werden in diese Versuche einbezogen.

Verbesserung der Reaktionsfuehrung im Perrin-Prozess zwecks Emissionsminderung und Senkung des Energieverbrauchs

Betriebstechnische Optimierung des Produktionsprozesses zur Herstellung von FeCr Suraffine. Abstimmung des Abscheidesystems und der Reaktionsfuehrung des Prozesses im Hinblick auf eine Emissionsminderung und zur Senkung des Energieverbrauchs.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie, Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

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