Neues Thema für Abschlussarbeit im Bereich Wärmenetzsimulation und Wärmelastprofile

Thema: Erstellung von standardisierten Wärmelastprofilen für die dynamische Wärmenetzsimulation (StaLaPro)

In aktuellen Forschungsvorhaben werden Wärmelastprofile für Haushalte meist auf Basis der VDI 4655 Richtlinie “Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen” erstellt. Diese Richtlinie aus dem Jahr 2008 basiert auf Messdaten von Häusern bis Baujahr 1997 und repräsentiert den heutigen Gebäudestandard nur unzureichend. Gleiches gilt für Verbrauchsprofile im GHD-Sektor, welche aus BGW/VKU-Standardlastprofilen der Erdgasbranche aus dem Jahr 2006 angenähert werden.

Darüber hinaus verwenden Wärmenetzbetreiber bei der Netzmodellierung mit kommerzieller Software auch Verbrauchsprofile, welche aus eigenen Messdaten ermittelt werden oder Profile, die aus vorhandenen Softwaredatenbanken übernommen werden (vgl. STANET-Handbuch). Auch hierbei werden die lokalen, tatsächlichen Wärmeverbräuche nur unzureichend abgebildet, was zu einer großen Sensitivität der errechneten Szenarien führt. Diese Ungenauigkeit wird in der Regel durch Verwendung von Sicherheitsfaktoren kompensiert, was in der Konsequenz zu einer Überschätzung des tatsächlichen Wärmebedarfs führt. Insbesondere der im zukünftigen Gebäudebestand sinkende Raumwärmebedarf bei gleichbleibendem Trinkwarmwasserbedarf wird in den aktuellen Lastprofilen nur unzureichend berücksichtigt.

Fragestellung

Wärmelastprofile stellen den zeitlichen Verlauf des Wärmebedarfs eines Wärmekunden dar. Die Kenntnis dieses zeitlichen Verlaufs, der sich für verschiedene Gebäudetypen und Kundensegmente stark unterscheiden kann, ist Voraussetzung für die Ermittlung der aggregierten Wärmelast eines Wärmesystems. Auf Basis der aggregierten Wärmelast werden in der thermo-hydraulischen Netzmodellierung und -simulation Szenarien für die Fahrweise von Wärmesystemen erstellt.

Im Rahmen des Vorhabens soll folgende Arbeitshypothese analysiert werden: Verfügbare Wärmelastprofile nach dem Stand der Technik stellen die zukünftigen Entwicklungen des Wärmebedarfs von Gebäuden in den Sektoren Haushalt (HH) sowie Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) nur unzureichend dar und führen zu ungenauen Prognosen. Daraus leitet sich die Fragestellung ab, wie zukunftsfähige Wärmelastprofile für die o.g. Kundensegmente weiterentwickelt werden können.

Zielsetzung

  1. Ausführliche Literaturrecherche zum Stand der Forschung im Bereich der Wärmelastprofile für die Sektoren HH und GHD.
  2. Vergleich der in Deutschland üblicherweise genutzten Wärmelastprofile unterschiedlicher Gebäudetypen mit Referenzlastprofilen aus anderen europäischen Staaten.
  3. Auswertung von verfügbaren Messdaten und Vergleich von realen Wärmelastprofilen mit Standardlastprofilen.
  4. Erarbeitung eines Datensatzes von neuen standardisierten Wärmelastprofilen für die Verwendung bei der Modellierung und Simulation von Wärmesystemen unter Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen im Gebäudebestand.

Kontakt

Für Rückfragen und zum Einsenden Ihrer Bewerbungsunterlagen wenden Sie sich bitte an Hernn Prof. Stefan Holler.

HAWK Fakultät Ressourcenmanagement; Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik, Prof. Dr.-Ing. Stefan Holler, Rudolf-Diesel-Str. 12, 37075 Göttingen.Tel.: 0551-5032-287; E-Mail: stefan.holler@hawk.de

Neues Thema für Abschlussarbeit im Bereich Fernwärmenetze

Thema: Erstellen einer Datenbank und Kartierung der bundesweiten Fernwärmenetze (FWGIS)

Im Rahmen einer Abschlussarbeit kann am Fachgebiet NEUTec das folgende Thema untersucht werden.

Mit der EU-Transparenzverordnung (EU-VO Nr. 543/2013) wurden 2013 konkrete Pflichten zur Meldung und Veröffentlichung von Daten zu Stromnetzen, zur Stromerzeugung sowie zum Stromverbrauch und -handel formuliert und umgesetzt. Dies ist jedoch nur im Stromsektor der Fall. Der frei verfügbare Pan-European Thermal Atlas 4 (PETA) zeigt spezifische Wärmesenken und -quellen für die zukünftige Energieplanung in Europa auf. PETA soll das Wissen, die Erfahrung und die Kapazitäten darstellen, um neue Richtlinien zu erwirken und Investitionen in den Wärme- und Kältesektor fördern. Die online-Platform zum Projekt MEMPHIS hilft, das Abwärmepotenzial von Industrie und Abwasser abzuschätzen. EnergyMap.info kartografiert erneuerbare Energien deutschlandweit.

Da Fernwärmenetze teils privatisiert, teils in öffentlicher Hand sind, gibt es keine zentrale Sammelstelle für Informationen zur Netztopologie, -leistung, -länge etc.

Fragestellung

Um in Fernwärmenetzen die CO2-Emissionen zu reduzieren müssen diese ihre Wärmeversorgung CO2-neutral bereitstellen. Power-to-Heat kann als Wärmepumpe Abwärme aus Abwasser oder Industrieprozessen für das Fernwärmesystem nutzbar machen oder als Elektrokessel Überschussstrom durch flexible Fahrweise sinnvoll nutzen. Durch die Verteilung der Fernwärmenetze und die Flexibilität der Power-to-Heat Technologien können FW-Netze als zusätzlicher elektrischer Energieverbraucher Netzengpässen oder örtlichen Überschussstrommengen entgegenwirken ohne das erneuerbare Energien durch EinsMan-Maßnahmen (Einspeisemanagement) abgeregelt werden oder Übertragungsnetze ausgebaut werden müssen. Wie können Bilanzkreise identifiziert werden, deren Netzengpässe durch örtliche Kopplung mit bestehenden Fernwärmenetzen reduziert werden können?

Zielsetzung

FW-GIS soll als interaktive Karte die Fernwärmenetze in Deutschland verorten und mit den Bilanzkreisen der elektrischen Netzbetreiber überlagert werden. Die Standorte der Fernwärmenetze und der Bilanzkreise werden mit derzeit frei verfügbaren Informationen versehen, mit denen die Synergien bei Kopplung beider Systeme durch Power-to-Heat Technologien bestimmt werden können. Der Vorteil einer solchen Kopplung wird durch die Leistung der verminderten EinsMan-Regelungen und die reduzierten CO2-Emissionen der Fernwärmenetze bestimmt. Anschließend werden die Orte nach Kategorien farbig markiert, bei denen eine Kopplung sinnvoll ist. Die Kategorien ergeben sich aus dem Aufwand der Sektorenkopplung.

Im Einzelnen werden folgende Ziele verfolgt:

  • Erstellen einer GIS-Karte der Fernwärmenetze und der Bilanzkreise mit deren Metadaten in Deutschland
  • Bestimmung der Orte, bei denen eine Kopplung der FW mit dem Stromnetz Eisman-Regelungen reduziert.
  • Farbliches Kategorisieren der festgelegten Orte.

Für Rückfragen und zum Einsenden Ihrer Bewerbungsunterlagen wenden Sie sich bitte an: Prof. Stefan Holler

HAWK Fakultät Ressourcenmanagement; Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik, Prof. Dr.-Ing. Stefan Holler, Rudolf-Diesel-Str. 12, 37075 Göttingen.Tel.: 0551-5032-287; E-Mail: stefan.holler@hawk.de

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Neues Forschungsvorhaben „Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgung (DEKADE-F-Waerme)“ hat begonnen

Im Forschungsvorhaben DEKADE-F-Waerme wird untersucht, wie sich die Fernwärmeversorgung transformieren lässt, um die notwendige Reduktion der CO2-Emissionen zu erreichen und welche Auswirkungen dies auf den Stromsektor hat. Hierfür werden die Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien in der Fernwärme und ein Ausbau der Sektorenkopplung untersucht sowie Restriktionen abgeleitet. Es erfolgt eine systematische Analyse exemplarischer Fernwärmesysteme und Untersuchung der Potenziale und Auswirkungen auf die Fernwärmenetze, wenn hohe Anteile von erneuerbaren Energien, industrieller Abwärme und elektrischer Wärmebereitstellung in Fernwärmesystemen integriert werden. Auf Basis von mathematischen Optimierungsmethoden werden die Fernwärmeeinsatzplanung und der deutsche Strommarkt, unter den genannten Randbedingungen, modelliert. Die Transformationsstrategien werden hinsichtlich der CO2-Reduktionspotenziale, der Systemanforderungen, der Kosten und Hemmnisse analysiert, um die Wärmewende nachhaltig und kostengünstig zu gestalten. Im Ergebnis sollen verschiedene kosten- und CO2-emissionsoptimale Ausgestaltungsformen der deutschen Fernwärmeversorgung und deren Auswirkungen auf den Einsatz des deutschen Kraftwerksparks bewertet werden. Dabei sollen Erweiterungsempfehlungen an Fernwärmesystembetreiber und politische Handlungsfelder zu den Transformationsszenarien abgeleitet werden.

Das Teilvorhaben der HAWK  untergliedert sich in drei Abschnitte. Im ersten Abschnitt wird eine Fernwärmemarktanalyse anhand frei zugänglicher Daten und mit Unterstützung der Projektpartner durchgeführt. Besonders werden dabei das Potenzial und die technische Machbarkeit der Einbindung dezentraler erneuerbarer Energien betrachtet. Die Fernwärmenetze werden nach ihren technischen Merkmalen in Kategorien eingeteilt, welche für die anschließenden Systembetrachtungen benötigt werden. Im zweiten Abschnitt werden ausgewählte Fernwärmesysteme nach festgelegten Ausbaupfaden auf die Integrierbarkeit von erneuerbaren Energien anhand von charakteristischen Kennzahlen qualitativ und quantitativ geprüft. Ein erweitertes thermohydraulisches Netzmodell wird entwickelt, um die Integration von thermischen Speichern und dezentralen Wärmequellen in Wärmenetzen abzubilden. Es werden thermohydraulische Simulationen durchgeführt, um das Potenzial und den Aufwand zur Integration erneuerbarer Energien in Bestandsnetzen zu erfassen. Auftretende netzseitige Restriktionen werden dabei aufgezeigt und Methoden entwickelt diesen ökonomisch sinnvoll zu begegnen. Als Resultat wird das Potenzial von Wärme aus erneuerbaren Quellen für verschiedene Zukunftsszenarien ermittelt und es werden Maßnahmen abgeleitet, um dezentrale erneuerbare Energien in Bestandsnetze besser einbinden zu können. Je nach Ausbaupfad werden Lastgangkurven für transformierte Netze der verschiedenen Kategorien erstellt. Abschließend werden im dritten Abschnitt die Ergebnisse des verbundenen Teilvorhabens der TU Berlin auf ausgewählte Fernwärmesysteme angewandt, validiert und die technischen sowie emissionseinsparenden Auswirkungen evaluiert.

Ideen zum Energiesparen – Energieeffizienznetzwerk für Unternehmen

HAWK-Studierende haben im Rahmen des zweiten Göttinger Energienetzwerkes der Energieagentur Göttingen den entsprechenden Unternehmensvertretern ihre Ideen zur Einsparung von Energie vorgestellt. Prof. Stefan Holler begleitete gemeinsam mit Julia Mayer der Netzwerkmanagerin der Energieagentur die Projektarbeiten. Im Rahmen einer Projektarbeit haben Master-Studierende  der HAWK des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen in Unternehmen aus der Region Energiedaten erfasst, ausgewertet und konkrete Handlungsmöglichkeiten aufgezeigt.

Weitere Informationen finden Sie unter:

www.energieagentur-goettingen.de/energieagentur/unternehmen/

oder als download hier: Energieeffizienz_download

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Energie aus Papierschlamm

Co-Vergärung von Papierschlämmen in Mechanisch-Biologischen Anlagen, Phase 2

Die 2. Phase des Forschungsprojekts Co-Vergärung von Papierschlamm in MBA´s ist abgeschlossen.

Hintergrund für das Forschungsprojekt war die Suche nach neuen, energetisch und klimapolitisch sinnvollen sowie für die Papierindustrie kostengünstigen Verwertungswegen.

Dazu wurde 2014 ein öffentlich gefördertes Forschungsprojekt begonnen, um das Potenzial der papiertechnischen Schlämme zur Vergärung zu untersuchen (Phase 1). Nachdem die Schlämme grundsätzlich für eine Co-Vergärung geeignet sind, sollten im zweiten Teil des Forschungsprojekts (Phase 2) die Batchversuche des ersten Teils durch kontinuierliche Versuche fortgesetzt werden. Zusammen mit weiteren Untersuchungen zur Praktikabilität und Anwendbarkeit des Verfahrens sollte damit eine Überführung in den großtechnischen Maßstab in einer konventionellen MBA vorbereitet werden.

Nachdem in Phase 1 festgestellt werden konnte, dass die Papierschlämme grundsätzlich für eine Co-Vergärung geeignet sind, konnte in Phase 2 des Projektes durch weitere labortechnische Untersuchungen bestätigt werden, dass die Schlämme der Papierindustrie sehr gut für eine Co-Vergärung geeignet sind. Wie schon im Hemmtest wurde auch bei den kontinuierlichen Versuchen für 5 von 6 Schlämmen eine gute Co-Vergärbarkeit ohne ein Auftreten von Hemmungen gezeigt. Ein Papierschlamm neigte bei der Lagerung zur Schimmelbildung. Für diesen Schlamm zeigte sich bei der Co-Vergärung eine verringerte Prozessstabilität. Die Zugabe von 10 % Papierschlamm bezogen auf oTS für die 5 Schlämme, die nicht zur Schimmelbildung neigten, zu keiner Prozessinstabilität. Bei einer Zugabe von zusätzlichen 10 % an organischer Substanz durch Deinkingschlamm kann ein zusätzlicher Gasertrag von 4,9 % – 6,5 %, bei einer Zugabe von zusätzlichen 10 % an organischer Substanz durch Faserschlamm kann ein zusätzlicher Gasertrag von 8,2 % – 9,5 % erzielt werden.

Die Zugabe von Deinking- bzw. Faserschlamm ohne Schimmelbildung führte in den Untersuchungen zu keinen signifikanten Hemmungen bzw. einer Verringerung der Gaserträge des Standardsubstrats.

Die Nachstellung des Prozesses einer MBA im Labormaßstab zeigt, dass der Einsatz von Faserschlämmen bzw. Deinkingschlämmen als Co-Substrat zu einer Erhöhung der Viskosität im Prozesswasser führt. Daher haben die Untersuchungen zur praktischen Umsetzbarkeit gezeigt, dass in der großtechnischen Umsetzung ein besonderes Augenmerk auf die verfahrenstechnische Anpassung des Prozesses zu legen ist, um eine Reduzierung der Viskosität im Prozesswasser zu erreichen.

Außerdem konnte gezeigt werden, dass nicht nur die Schwermetall- und die Mineralölgehalte in den Papierschlämmen in einem unkritischen Bereich liegen sondern auch die Konzentrationen an fluorierten Verbindungen (PFC).

Download: pdf Co-Vergärung Papierschlamm

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MEMPHIS -Evaluierung von Abwärmepotential

Das EU-Projekt MEMPHIS ist mit dem Fachgebiet NEUTec als Projektpartner gestartet.

MEMPHIS-“Methodology to evaluate and map the potential of waste heat from industry, service sector and sewage water by using internationally available open data“

“Entwicklung einer Methode, die international verfügbare Open Data benutzt, um das Potential von Abwärme aus Industrie, Gewerbe und Abwasser zu evaluieren und graphisch darzustellen“

Im internationalen Forschungsprojekt MEMPHIS entwickelt das Projektteam eine Methode, um das Potential von Abwärme aus Industrie, Gewerbe und Abwasser zu evaluieren und graphisch darzustellen. Der Algorithmus wird auf frei verfügbaren Daten (Open-Data) und frei zugänglicher Technologie (Open-Source) basieren. Das von der Internationalen Energieagentur (IEA) geförderte Forschungsprojekt identifiziert das Abwärmepotential auf örtlicher Ebene qualitativ und quantitativ und soll bei der Integration von Abwärme in bestehende oder geplante Wärmenetze helfen. Die internationale Aufstellung des Projektteams, bestehend aus AIT Österreich, BRE England und der HAWK Göttingen, ermöglicht es die entwickelte Methode an jeweils einem städtischen Wärmenetz zu validieren.

Die Ergebnisse werden verschiedenen Zielgruppen im Wärme und Kälte Sektor zugänglich gemacht. Dabei unterstützen die europäische Technologieplattform für Fernwärme und –Kälte DHC+, City of Edinburgh und Eigenbetrieb Stadtentwässerung Mannheim.

Für weitere Auskünfte zum Projekt kontaktieren Sie bitte: Johannes Pelda

This project is funded by IEA DHC – the International Energy Agency Technology Collaboration Programme on District Heating and Cooling including Combined Heat and Power

Klimaschutz im Zentrum

Unter dem Motto Klimaschutz im Zentrum möchte das Klimaschutzmanagement
der Stadt Göttingen gemeinsam mit verschiedenen Akteurinnen und Akteuren in der Göttinger Innenstadt* Orte schaffen, an denen Klimaschutz für die Göttinger Bürgerschaft aber auch für Gäste sichtbar und erlebbar wird.

Die HAWK unterstützt das Projekt Klimaschutz im Zentrum in dem Baustein Handel & Gastro.

Geplant ist ein Vortrags- bzw. Informationsnachmittag im ersten Quartal 2018 mit Fachvorträgen zu Detail-Aspekten im Bereich Gebäudetechnik (z.B. Beleuchtung, Belüftung, Kühlung, Wasser, sonstiges) mit typischen Energieverbrauchern und Einsparpotenzialen (ggf. anhand von konkreten Beispielen aus den teilnehmenden Betrieben).

Darüber hinaus unterstützt NEUTec kleine und mittelständische Unternehmen aus der Region in allen Belangen des betrieblichen Energiemanagements.

Für weitere Information kontaktieren Sie Prof.Dr. Stefan Holler

 

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Entwicklung eines Hemmstoff-Schnelltests für Biogasanlagen

Hemmstoffe

In dem Verbundvorhaben: ” Entwicklung von Schnelltests zur Erfassung und Bestimmung von Hemmstoffen und Mykotoxinen in Biogasanlagen” entwickeln das Fachgebiet NEUTec, zwei Unternehmen und eine weitere Forschungseinrichtung gemeinsam Schnelltests zur Identifizierung von Hemmstoffen in Biogasanlagen und den verwendeten Substraten einseits sowie von Mykotoxinen in Silagen andererseits.

Das von der FNR geförderte Forschungsprojekt hat zum Ziel ein Testsystem zu entwickeln welches nach Abschluß in der Praxis zur Beurteilung der Hemmwirkung in Biogasanlagen eingesetzt werden kann. Darüber hinaus sollen die gewonnenen Erkenntnisse zur Hemmwirkung von Mykotoxinen auf die Biogasproduktion zur Etablierung eines weiteren Schnelltests zur Bestimmung von Mykotoxinen dienen.

Für weitere Auskünfte zum Projekt kontaktieren Sie bitte: Meike Walz

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qualiS – Qualitätskriterien für Holzhackschnitzel

qualiS

 

 

 

 

 

Mit Novellierung der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) im Jahr 2015 und der damit einhergehenden Verschärfung der Emissionsgrenzwerte sind die Anforderungen an die eingesetzten Brennstoffe gestiegen. Eine Voraussetzung für die Verringerung der Staub- und Stickoxidemissionen ist die Verwendung von qualitativ hochwertigen Brennstoffen. Im Rahmen des Forschungsprojektes qualiS  wurden die Möglichkeiten der Qualitätssicherung bei der Herstellung und Bereitstellung von Holzhackschnitzeln untersucht und dokumentiert. Ein Schwerpunkt lag in der Entwicklung vereinfachter Methoden zur Qualitätsbestimmung von Hackschnitzeln, die eingesetzt werden können, wenn die Standardmethoden nach DIN EN ISO 17225-4 zu aufwändig sind, z. B. bei Selbstversorgern oder für die Prozessüberwachung in kleinen Biomassehöfen. Im Rahmen des Projektes wurden als haupteinflussnehmende Parameter der Wassergehalt und die Partikelgrößenverteilung sowie der Feingutanteil identifiziert. Ein zu hoher Wassergehalt führt zu schlechteren Verbrennungseigenschaften und damit zu höheren Emissionen. Daneben führt ein hoher Feinanteil zu hohen Mineraliengehalten im Hackgut und damit zu erhöhten Staubemissionen. Zur Qualitätssicherung wurden deshalb vereinfachte Methoden zur Qualitätskontrolle für die wichtigsten Parameter Wassergehalt und Partikelgrößenverteilung entwickelt. Diese können zur Überprüfung der Hackschnitzelqualität während der Bereitstellung herangezogen werden. Dadurch können qualitätsbeeinflussende Maßnahmen wie Absieben von Überlängen und des Feinanteils oder Trocknen der Hackschnitzel während der Zwischenlagerung beurteilt und gesteuert werden.

Erste Ergebnisse zur Einsetzbarkeit der Methoden sind in einem  Poster dargestellt. Ein Video zur Durchführung der Siebung ist hier zu finden oder kann über den folgenden QR-Code aufgerufen werden.qr code qualiS

 

Ökobilanzierung von Pflanzenkohle

Aktuell startet an der HAWK das Forschungsprojekt „Prozessketten zur Herstellung und Nutzung von Pflanzenkohlen“ mit vergleichenden Untersuchungen und Bilanzierungen von Prozessketten zur Herstellung von Pflanzenkohlen mittels Pyrolyse und hydrothermaler Carbonisierung (HTC). Das Forschungsprojekt ist ein Teilprojekt des Verbundvorhabens „Fachhochschulforschung als Motor regionaler Entwicklung“ und wird durch die Volkswagen Stiftung gefördert.
Gegenstand der Betrachtung sind neben verschiedenen Herstellungsverfahren die Nutzungspfade der aus den unterschiedlichsten Inputsubstraten erzeugten Kohlen, Öle und Gase sowie die Betrachtung der bei der HTC anfallenden Abwässer.
Am Fachgebiet NEUTec wurden im Rahmen einiger Projekte („EU-INTERREG: Biochar – Climate Saving Soils“; EFRE: HTC in Niedersachsen“) bereits erste Pflanzenkohle-Prozessketten ökobilanziell abgebildet. Diese werden nun um weitere Verfahren und Anwendungen ergänzt und an den aktuellen Stand der Technik angepasst, so dass für alle gängigen Verfahren und Nutzungspfade Lebenszyklusdaten (Life Cycle Inventories (LCI)) und die daraus resultierend Modelle zur Verfügung stehen. Diese Modelle bilden die Grundlager zur Modellierung, Bilanzierung und Optimierung der abgebildeten Herstellungsverfahren und Prozessketten. Auf Basis der entstandenen Ökobilanzen (Life Cycle Assessments (LCA)) können Aussagen über die Effizienz und Nachhaltigkeit der unterschiedlichen Verfahren und Anwendungen getroffen werden. Dies betrifft nicht nur den Vergleich der Verfahren untereinander, sondern auch die Konkurrenz zu anderen Prozessen der energetischer Biomassenutzung oder der nachhaltiger Landwirtschaft.

Ansprechpartner: Fabian Gievers

Fördergeber: Volkswagen Stiftung

Projektlaufzeit: 2016-2020

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