Julius Robert Mayer - Institut für Energietechnik

Arbeitsschwerpunkte
Angewandte Forschung auf dem Gebiet der thermischen Energietechnik

• Niedertemperatur- und Abwärmenutzung
• Wärmepumpen (vertikale Sonden)
• ORC - Organic Rankine Cycle
• Wärmeversorgungsnetze

Ansprechperson

Prof. Dr.-Ing. Slawomir Smolen

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Völker vertritt an der Hochschule Bremen den Bereich der Elektrischen Energietechnik. In diesem Bereich bearbeitet er mit seinen Mitarbeitern Projekte in den Bereichen der Erneuerbaren Energien, Energiespeicherung, Elektromobilität, Antriebstechnik und Leistungselektronik. Im Julius Robert Mayer - Institut für Energietechnik ist er daher der Ansprechpartner für diese Themen.

Nach Möglichkeit werden für Teilaufgaben die Studierenden der Hochschule Bremen in Form von Bachelorthesen, Projekt- und Studienarbeiten mit eingebunden, um für sie einen stärkeren Praxisbezug in der Ausbildung zu ermöglichen.

Der Hauptgegenstand der fachgebietsübergreifenden Aufgabenfelder des Instituts sind verschiedene Energieerzeugungs-, Transport- und Verteilungsanlagen sowie Einrichtungen, die sowohl zentral als auch dezentral arbeiten. Dabei werden verschiedene Energieformen und -träger berücksichtigt, d. h. elektrische Energie, Fernwärme, Gas und Wasser, sowie additive Energiequellen.

Prof. Dr.-Ing. Tihomil Rausnitz und der Institutsteil für Konventionelle und Alternative Energieversorgung hat zu seiner Zeit innovative Dienstleistungen für Unternehmen und Kommunen angeboten, um deren Probleme und Optimierungsanalysen auf dem Gebiet der Energieversorgung zu lösen.

Ausschlaggebender Aspekt des Instituts ist die Verbindung der Kompetenzen aus den Fachbereichen Elektrotechnik und Maschinenbau, sodass sowohl thermodynamische und maschinentechnische als auch elektrotechnische Systemanalysen und Optimierungen durchgeführt werden können. Die Forschungs- und Entwicklungsprojekte des Instituts, realisiert in Kooperation mit den prominenten Industrieunternehmen, fließen in die einschlägigen Lehrkonzepte auf dem Gebiet der Energietechnik ein.

Ansprechpersonen

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Völker

Prof. Dr. Tihomil Rausnitz

Das energiepolitische Zieldreieck (Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit) sowie die gesetzten Klimaschutzziele erfordern innovative Lösungen für die Energieversorgung und Energieanwendungen.

Ansprechperson

Prof. Dr. Ingo Haug

Der eGolf des Instituts für Energietechnik ist Teil eines Smart Grids an der Hochschule Bremen
Neben einem Blockheizkraftwerk, einer kleinen Photovoltaik-Anlage und einer ORC-Anlage, wird das ElektroAuto Teil eines intelligenten Lademanagments.

E-Motor: 100 kW bei 3000 - 12000 min-1
Drehmoment: 290 Nm bei 3000min-1
Frontantrieb
Batterie: Lithium-Ionen
Kapazität: 35,8 kWh
Spannung: 323 Volt
Reichweite: 250 km

Ladesäule und Controller SpaceLYnk
Mittels der Schneider EVlink Wallbox G4 und dem Scheider Controller SpaceLYnk sowie einem elektronischen Energiezähler lassen sich Elektromobile laden, die Ladeströme steuern und visuell erfassen.

Vehicle-to-Grid Demonstrationsstand
Zur Demonstration der Rückeinspeisung aus einer Autobatterie ins öffentliche Stromnetz wurde ein System bestehend aus einem Netzgerät (EA-PSI 9080-60 T 1500W) und einem Wechselrichter (victron energy, MultiPlus II GX Wechselrichter) aufgebaut. Damit können in Abhängigkeit von Steuerungssignalen emulierte Batterien entladen werden, um ein lokales Energiemanagement zu darzustellen.

Abteilung Maschinenbau
Labor für Energietechnik / Sektion Maschinendynamik

Das Labor dient mit seinen Einrichtungen zur Unterstützung praktisch orientierter Lehrveranstaltungen (inklusive Studienarbeiten und Bachelorthesis) auf den Gebieten
Schwingungstechnik (mechanischer und akustischer Schwingungen), Schwingungsmesstechnik und
Maschinen- und Systemdynamik

Um die Studierenden auf die Energiewende vorzubereiten, möchten wir unser Labor für Energietechnik um ein Smart Grid erweitern. Mit einem Übungskoffer der Fa. leXsolar können bislang im kleinen Maßstab eine Windenergieanlage, ein PV-Modul und ein konventionelles Kraftwerk (Netzteil) mit variablen Verbrauchern und elektrischen Speichern verbunden werden, um mit überschaubaren Übungen so verschiedene Zustände im Versorgungsnetz zu zeigen und ein stabiles Netz auszuregeln.
Die Hochschule Bremen wird mit einem Blockheizkraftwerk mit 125 kW elektrisch und einer kleinen Photovoltaik-Anlage versorgt und ist natürlich mit dem Netz des Energieversorgers verbunden. Die noch sehr kleine Photovoltaik-Anlage soll noch um einige Module erweitert werden. Mit dem neuen Elektro-Fahrzeug wird dieses Netz nun um einen variablen, steuerbaren Verbraucher erweitert.

Mit dem Elektro-Auto werden einerseits kurze Dienstfahrten durchgeführt, für die ein Auto mit Verbrennungsmotor aufgrund der kurzen Wege ungeeignet ist, da der Motor nur ungenügend langsam warm wird und die Abgasreinigung somit noch nicht voll aktiv ist. Andererseits können Erfahrungen im Umgang mit Elktro-Fahrzeugen gesammelt werden.

Im Vordergrund steht bei diesem Projekt allerdings das Lademanagement der Fahrzeugbatterie. Generieren die PV-Module elektrische Energie, wird hiermit die Batterie geladen. Wird beim wärmegeführten BHKW mehr elektrische Energie erzeugt als im Haus verbraucht wird, wird ebenfalls das E-Auto geladen.

Steht eine lange Reise mit einer geforderten hohen Reichweite an, wird das Auto bevorzugt geladen.

Der Einsatz einer Technologie zur Stromerzeugung aus Abwärme ist eine zielführende, wirtschaftliche Variante zur Effizienzsteigerung von Blockheizkraftwerken (BHKW). Eine vielversprechende Technologie ist der ORC-Prozess. Mit der Beherrschung der Energie, zunächst des Feuers, schaffte sich die Menschheit die Basis zur technischen und wirtschaftlichen Entwicklung. Energie in ihren verschiedenen Erscheinungsformen ist zur Nahrungszubereitung, zum Wohnen, zum Transport, zur Kommunikation, in der Technik, in der Industrie und in der Freizeit unverzichtbar.

Energie gehört zu den Grundbedürfnissen.

Neben dem Umstieg der Primärenergieträger ist eine weitere Prozessverbesserung bei der Energieumwandlung unabdingbar. Um den Gesamtwirkungsgrad zu steigern, kann einerseits der Prozess intern verbessert werden, anderseits kann die, an die Umgebung abgeführte Energie, meist in Form von Abwärme, weiter genutzt werden.
Dies bietet sich besonders bei der Nutzung von Biomasse zur Stromerzeugung in sogenannten Biogasanlagen an. Zunehmend setzt sich die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme durch. Dezentrale Blockheizkraftwerke geringerer Leistung werden nahe den Wärmeverbrauchern installiert. Da aufgrund der Standortnachteile im Bereich der landwirtschaftlichen Biogasnutzung eine Wärmenutzung jedoch häufig nur zum Teil möglich ist, wird eine Vielzahl von Biogasanlagen „stromgeführt“ betrieben. Daraus folgt, dass ein großer Teil der Wärmeenergie ungenutzt an die Umgebung abführt wird. Wegen der genannten Umstände, der aktuellen Strompreis-Entwicklung und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ist der Einsatz einer Technologie zur Stromerzeugung aus Abwärme eine zielführende, wirtschaftliche Variante zur Effizienzsteigerung von Blockheizkraftwerken (BHKW). Eine vielversprechende Technologie ist der ORC-Prozess. ORC steht für „Organic-Rakine-Cycle“.

Der ORC-Prozess beruht auf dem Clausius Rankine Prozess. Es werden für den einfachen Prozess die gleichen Hauptkomponenten benötigt wie für den Clausius Rankine Prozess. Der Unterschied liegt im Arbeitsmittel sowie im Einsatz bei einem niedrigeren Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke.

Während im Dampfkraftprozess Wasser als Arbeitsmittel eingesetzt wurde, wird im ORC-Prozess ein organisches Arbeitsmittel mit entsprechenden thermodynamischen Eigenschaften verwendet. Die wesentlichen Unterschiede zum Arbeitsmittel Wasser sind:

• Die begrenzte maximale Temperatur im Prozess, da bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Zersetzung des organischen Arbeitsmittels beginnt.
• Der Verlauf der Sattdampflinie hat je nach eingesetztem Arbeitsmittel eine isentrope oder positive Steigung.

An Bord von Schiffen müssen Tanks belüftet werden. Um das Eindringen von Wasser bei schwerer See zu verhindern, werden auf Deck automatisch schließende Ventile auf die Rohrleitungen geschraubt. Diese müssen den Regularien des IACS (International Association of Classification Societies) genügen. Auf unserem Testfeld können Wetterdichtigkeit und Wasserdichtigkeit geprüft werden. Zeta-Werte mit der Durchströmung mit Wasser sowie der maximale Ansaugvolumenstrom von Luft durch das Ventil können ermittelt werden.