Forschungsfeld: Thermische Energie

Im Forschungsbereich thermische Energie fokussiert GREES auf die Kernthemen Wärme und Kälte.

Forschungsfeld im Detail

Das Forschungsfeld thermische Energie beschäftigt sich mit dem breiten Feld der Energieeffizienz in diesem Bereich. Als Forschungsbereiche wurden Wärme und Kälte definiert.

Wärme

Der Forschungsbereich Wärme beschäftigt sich mit der Energieeffizienz wärmebasierter Anwendungen. Zur Zeit laufen drei Forschungsarbeiten in diesem Bereich, wobei Hochtemperaturspeicher, integrierte Energiesysteme und die Abwärmenutzung betrachtet werden. Drei Forschungsarbeiten konnten bereits abgeschlossen werden. Es existieren Schnittmengen zum Forschungsbereich Kälte.

Kälte

Im Forschungsbereich Kälte wird derzeit eine Forschungsarbeit zur nachhaltigen Entwicklung und Kältebedarf bearbeitet. Zusätzlich existieren bereits zwei abgeschlossene Forschungsarbeiten in diesem Forschungsbereich, welche sich mit der Energieeffizienz in Gebäuden beschäftigt haben.

Aktuelle Arbeiten im Forschungsbereich

Die Herausforderung bei der Abwärmeverstromung in Elektrostahlwerken besteht darin, dass das fluktuierende Abwärmeangebot zu verstetigen, um den Betrieb eines Wasser-/Dampf- oder ORC-Prozesses zu ermöglichen. Wärmespeicher können genutzt werden, um Temperaturspitzen zu glätten und die Pausen während der Ofenbeschickung auszugleichen. In bisherigen Projekten sind sensibel/latente Wärmespeicherkonzepte auf der Basis von Salzschmelzen untersucht worden, wobei der Verschleiß des Abgaswärmeübertragers das Haupthindernis für die Einführung der Technologie darstellt.

Thermochemische Speichermaterialien bieten hingegen den Vorteil, dass ein direktes Beladen möglich ist und höhere Speicherdichten kleinere Apparate mit geringeren Investitionskosten ermöglichen. Für die Anwendung im Stahlwerk bieten sich calciumbasierte Reaktionsmechanismen für die Aufgabe der Wärmespeicherung an, weil Kalk für Stahlerzeugung als Schlackebildner benötigt wird. Eine Möglichkeit zur weiteren Nutzung des chemisch deaktivierten Materials ist somit gegeben.

Ziel der Arbeit ist zunächst die Identifikation der Industriebranchen und Prozesse, in denen Rückkühlwerke ihren Einsatz finden sowie darauf aufbauend eine Klassifizierung der Einsatzgebiete entsprechend der unterschiedlichen Rückkühlsysteme. Dazu soll ein modellbasierter Ansatz zur Beurteilung des Einsatzes von Rückkühlwerken in der Industrie entwickelt werden. Darauf aufbauend soll der Einsatz der verschiedenen Rückkühlsysteme hinsichtlich der Energieeffizienz und Umwelteinflüsse wie 
der Treibhausgasemissionen, Lärmbelastung etc. bewertet werden. Zur ökologischen Bewertung gilt es, ein geeignetes Bewertungsschema zu konzipieren, das es ermöglicht, die verschiedenen Dimensionen der Umwelteinflüsse (Emissionen, Lärm, Wasserverbrauch, etc.) zu berücksichtigen. 

Beteiligte Stipendiaten und Stipendiatinnen

Abgeschlossene Arbeiten im Forschungsbereich

  • IFK-01 (Jan Bischof): Entwicklung adaptiver Regelstrategien für Biomassefeuerungen
  • IHS-01 (Andreas Neipp): Entwicklung einer axialen Entspannungsturbine zur Energiegewinnung
  • ICVT-01 (Jiabing Xia): Reverse Electro Dialysis Bipolar Membrane: A New Concept Energy Storage System
  • IGTE-01 (Tobias Henzler): Adaptive Gebäudehüllen und ihr Potenzial zur Energieeinsparung im Gebäudebereich
  • IGTE-02 (Mohammad Reza Adili): Lüftungseffektivität von Wohnungslüftungsanlagen (WLA)
  • IGVP-02 (Mathias Eichler): Auswahl, Charakterisierung und Bewertung von Stoffsystemen und Verfahren zur chemisch‐absorptiven Wärmespeicherung im Hinblick auf die Energieeffizienzsteigerung von Industrieprozessen und ihr Potential zur Energieeinsparung
  • IER-10 (Maximilian Drexelius): Nachhaltige Entwicklung, Kältebedarf und Dekarbonisierung – Herausforderungen für die Kältebranche 
  • IER-06 (Luis Carlos Chamorro Romero): Kombinierte Auslegung von Wärmetauschernetzwerken und Abwärmenutzungssysteme für Batch-Anlagen 
  • IER-07 (Hélène Godin): Nachrüstung von integrierten Energiesystemen in Industriebetrieben mit Fokus auf Speichernetzwerke und erneuerbare Wärme- und Stromerzeugung

Beteiligte Stipendiaten und Stipendiatinnen

Kontakt

Dieses Bild zeigt Matthias Leisin

Matthias Leisin

M.Sc.

Geschäftsführer der Graduiertenschule

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