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Energiespeicher auf Wasserstoffbasis

Die steigende Nachfrage von Tages- und Übernachtungsgästen auf dem Ausflugs- und Aussichtsberg Kandel führte zu dem Entschluss, die „ Bergwelt Kandel“ wieder neu zu beleben. Im Zuge dessen entsteht mit der konsequenten Umsetzung des Nachhaltigkeitsprinzips eine SB-Berggaststätte mit Übernachtungsmöglichkeiten in Doppel- und Mehrbettzimmern, Ferienwohnungen und ein Bergchalet-Dorf. Ziel ist eine zu 100% autarke Energieversorgung, welche durch den Einsatz von hochflexible Energiespeicherlösungen die stark wechselnden Anforderungen zuverlässig abdeckt. Im Fokus der geplanten Vorstudie / Konzeptentwicklung standen im Kontext der o.g. Anforderungen Energiespeicherkonzepte auf Wasserstoffbasis, welche durch ihre hohe Flexibilität sehr gut geeignet sind, zwischenzeitliche Stromüberschüsse aus fluktuierenden Energiequellen (Sonne, Wind), in einen energetisch hochwertigen und gut speicherbaren Energieträger umzuwandeln und anschließend je nach Bedarf beliebig lange zwischenzuspeichern. Somit sollten durch die Konzeptionsentwicklung wertvolle Erkenntnisse für die Umsetzung in einem Gesamtenergiekonzept mit einem möglichst hohem Autarkiegrad gewonnen werden. Diese Ergebnisse liegen nun vor und können im Abschlussbericht nachgelesen werden. Weitere Informationen rund um die Konzeptionierung der neuen Bergwelt Kanel finden sich unter www.Bergwelt-Kandel.de

Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt:

  • Wirtschaftlichkeit: Ein wesentlicher Faktor für den wirtschaftlichen Betrieb der H2-Anlage stellt die Auslastung ( Anzahl der Vollaststunden) der zentralen Anlagenkomponenten (Elektrolyseur, Brennstoffzellen-BHKW) dar. Eine wirtschaftliche Auslastung kann ab ca 4.000 Vollaststunden/a erreicht werden. Dies lässt sich jedoch aktuell im BV Bergwelt Kandel allein mit der möglichen PV-Ausbeute von ca. 1.500 Vollaststunden/a nicht erzielen. Möglicherweise kann durch einen zukünftigen Erweiterung der Eigenenergieversorgung bspw. durch eine Kleinwindkraftanlage die Energieausbeute (Volllaststunden) gesteigert werden und damit verbunden auch die Wirtschaftlichkeit verbessert werden.
  • Wahrnehmung und Akzeptanz: Der verfahrenstechnische Charakter und die Komplexität der H2-Anlage wird von den Bauherrn der Bergwelt Kandel (Gastronomie- und Hotelbranche) eher als eine Anlagetechnik mit Bezug zum industriellen Umfeld (bspw. Verdichtungsdrücke bis zu 300 bar ü) wahrgenommen, welches für sie ein fremdes Terrain mit einem schwer einzuschätzenden unternehmerischen Risiko darstellt.
  • Flächenplanung und notwendiger Platzbedarf: Die frühzeitige Berücksichtigung des notwendigen Platzbedarfs für die Integration eines bzw. mehrerer 30 bar - H2-Speicher, ermöglicht die sog. „Direkte Speicherung“ (d.h. eine H2-Speicherung ohneDruckerhöhung) und damit verbunden die Nutzung einer ganzen Reihe von positiven Auswirkungen aufdas geplante Projektvorhaben:- geringerer Komplexitätsgrad (weniger Anlagenkomponenten)
    • kein zusätzlicher Verdichter inkl. Druckluftkompressor notwendig
    • höherer Wirkungsgrad
    • geringere Investitionskosten
    • geringer Betriebskosten (Eigenenergiebedarf, Wartungskosten)
    • Steigerung der Akzeptanz (s.a. Pkt. 2)

Projektdaten

Projektnummer 2019-08
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Metzgerei Reichenbach
Laufzeit 01.01.2019 - 29.01.2020
Zuschuss 17.000€

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

TeWaB, Wirkungsgradsteigerung eines BHKW mittels Thermoelektrischem Wärmetauscher
Freiburg

Thermoelektrische Generatoren im Hochtemperaturbereich für BHKW

Wie wirtschaftlich ein BHKW ist, hängt wesentlich von dessen elektrischem Wirkungsgrad ab. Wärmetauscher mit thermoelektrischen Generatoren können aus dem heißen Abgas des BHKWs zusätzlich Strom gewinnen und damit den Wirkungsgrad erhöhen. Thermoelektrische Generatoren wandeln Wärmeströme zwischen einer warmen und einer kalten Seite in elektrische Energie um. Sie sind robust, weitgehend wartungsfrei und langlebig, jedoch eigneten sich herkömmliche Generatoren nur für Temperaturen bis 200 °C. So bleibt die Wärmeenergie aus dem Abgasstrom ungenutzt. Das Fraunhofer Institut für physikalische Messtechnik (IPM) hat in den vergangenen Jahren erstmals Module entwickelt, die sich für Temperaturen bis 550 °C eignen. Zusammen mit der Firma Schleif Automation, spezialisiert auf den innovativen Anlagenbau, entwickelte das IPM einen thermoelektrischen Generator, der parallel zum vorhandenen Wärmetauscher die BHKW-Abwärme nutzt. Hierdurch kann neben der reinen Brauchwassererwärmung zusätzlich mit Hilfe des Wärmetauschers elektrischer Strom generiert werden. Das Projektteam simulierte zunächst das Verhalten des thermoelektrischen Wärmetauschers bei Betrieb im Abgasstrom eines BHKWs, um eine möglichst hohe Ausbeute an elektrischer Leistung zu erzielen. Danach wurde ein eigens optimierter thermoelektrischer Wärmetauscher hergestellt und in einem von badenova betriebenen Schleif-BHKW eingesetzt. Die anfallenden Daten integrierten die Forscher in die BHKW-Steuerungssoftware, um einen reibungslosen und effektiven Betrieb zu garantieren. Nach dieser Testphase kam der Wärmetauscher in einem von badenova betriebenen Schleif-BHKW zum Einsatz. Das Ergebnis des Projekts zeigte, dass damit der elektrische Wirkungsgrad des BHKWs um etwa 3 % gesteigert kann. In Zukunft könnten solche thermoelektrische Generatoren nicht nur in BHKWs, sondern auch in Fahrzeugen Verwendung finden und so dazu beitragen Treibstoff und CO2 einzusparen. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Thermoelektrische Module zur Abwärmeverstromung sind verfügbar und einsatzbereit für Anwendungen Thermoelektrische Module haben ein hohes TRL-Level erreicht und es waren während des Testbetriebs in der realen Anwendung keine Alterungseffekte ersichtlich. Ein Betrieb über 1000 h konnte ohne technische Probleme und ohne Leistungsreduktion nachgewiesen werden. Systemintegrationskonzept von thermoelektrischen Modulen in Anwendungen ist entscheidend für Wirkungsgrad und RoI. Die Erkenntnisse und Erfahrungen aus diesem Projekt haben zu einem neuen Innovationsfonds Antrag geführt, zu einem Projekt mit dem Anwendungsfall der Nutzung von thermoelektrischen Elementen, für die Versorgung von Regelungseinheiten für eine effizientere Feststoffverbrennung . Wie es beispielsweise bei Stückholzkaminen der Fall ist. Damit können solche Feuerungsanlagen ohne Stromanschluss nachgerüstet und der Ausstoß von Schadstoffen verringert werden.

Praktische klinische Untersuchungen eines Trockenreinigungssystems
Freiburg

Trockenreinigung für Krankenhausböden

Die Böden mit mehrmaligem, nassem Wischen zu reinigen ist Standard in Krankenhäusern. Allerdings ist diese Methode relativ aufwändig und birgt die Gefahr, dass die Wischbeläge auch nach dem Waschen nicht völlig keimfrei sind. In der Universitätsklinik Freiburg testete das Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene in einer Praxisstudie ein Trockenreinigungssystem. Unter realen Bedingungen und auf fünf unterschiedlichen Bodenbelägen verglichen die Experten beide Methoden um herauszufinden, welche hygienischer, effizienter und kostengünstiger ist. Dafür untersuchten sie, wie stark die Böden nach dem Wischen mit Keimen belastet waren. Außerdem befragten sie das Reinigungspersonal, das im Laufe des Projekts keines der Systeme eindeutig bevorzugte. Wegen seines Mikrofaserbezugs kommt der Trockenwischer ohne Wasser und Reinigungsmittel aus, nahm allerdings Haare und Flusen schlechter auf. Der Mikrofaserbezug ließ sich außerdem schlechter reinigen als die herkömmlichen Wischbeläge. Weil das Reinigen der Bezüge den Großteil des benötigten Wassers verbraucht, benötigt das Trockensystem nicht wesentlich weniger Wasser. Auch bei der Hygiene gibt es keinen entscheidenden Vorsprung: Zwar maßen die Experten beim Mikrofaserbezug deutlich niedrigere Keimzahlen, jedoch waren die Zahlen bei beiden Verfahren unbedenklich. Insgesamt, so das Ergebnis, bietet das Trockensystem aber keinen wesentlichen Vorteil. Die Zeit und das Reinigungsmittel, die es einspart, relativieren sich wieder durch die teureren Mikrofaserbezüge.

ThermCoolProfit
Freiburg

Kälte aus Wärme sinnvoll eingesetzt

Weltweit sind immer mehr Klimaanlagen im Einsatz, selbst in Mitteleuropa steigt durch die Klimaerwärmung die Nachfrage nach klimatisierten Räumen. Den Markt dominiert aber immer noch die Kompressionkältetechnik, die so viel Strom verbraucht, dass Spitzen im Stromverbrauch vermehrt auch während der heißen Monate auftreten. Dabei herrscht angesichts von den 100 Pilotanlagen, die allein in Europa nicht mit Strom sondern Wärme funktionieren, kein Mangel an neuen, umweltfreundlichen Kühltechniken. Die Verbraucher halten sie aber oft noch für nicht wirtschaftlich genug. Im Kontext steigender Strompreise, die es teuer machen konventionelle Anlagen zu betreiben, wird thermische Kühlung aber auch zu einer finanziell interessanten Alternative. Um die Vorbehalte gegenüber thermischen Anlagen weiter abzuschwächen, entwickelte die Hindenburg Consulting gemeinsam mit der Energieagentur Regio Freiburg exemplarisch Kühlkonzepte für fünf Demonstrationsobjekte. Dazu gehörten das Autohaus Ebner in Albbruck, dessen Ausstellungshalle sich im Sommer stark aufheizt oder die Firma Dentaurum aus Ispringen, in deren Werkhallen seit 120 Jahren zahntechnische Produkte entstehen. Beide hatten sich an einem Wettbewerb für die Teilnahme qualifiziert. Hierbei erprobten die Projektleiter einen Fragebogen, der auch in Zukunft dabei hilft, schnell und einfach herauszufinden, wo sich thermische Kühlanlagen lohnen. Nachdem das Konzept verschiedene Möglichkeiten durchgespielt hatte, suchten die Projektleiter die Anlage aus, die unter den jeweiligen Umständen am besten geeignet waren. Das Projekt bewies nicht nur, dass thermische Klimaanlagen wirtschaftlich sind, oft senken die neuen Anlagen auch die Betriebskosten und bewirken, dass die Besitzer im Winter weniger heizen müssen. Durch die Vielfalt der Objekte, vom Bürogebäude über eine Kellerei zur industriellen Werkshalle, hat das Projekt eine große Beispielwirkung und demonstriert, dass es sich in allen Bereichen lohnt, umweltfreundlich zu klimatisieren. Wie groß das Interesse am Projekt und an thermischer Kühltechnik ist, zeigt sich daran, dass sogar aus Spanien Bewerbungen eintrafen. Mehr Informationen auf der Homepage von ThermCoolProfit .