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Nutzung von industrieller Abwärme

Nutzung von Abwärme ist, insbesondere wenn auch die Potenziale von niedrigeren Temperaturniveaus erschlossen werden, eine große Chance für eine nachhaltige Wärmeversorgung und kann eine zentrale Rolle in der Wärmewende, insbesondere in Industriegebieten, sein. Die zeitliche Differenz zwischen anfallenden Mengen an Abwärme und benötigtem Wärmebedarf stellt einen erhöhten Aufwand und Anforderung an das Gesamtsystem dar. Klassische Wärmekonzepte umgehen diese innovative Herausforderung und setzen oft auf Lösungen mit flexiblen Erzeugungstechnolgien, die zwar das Risiko eines Engpasses reduzieren, somit jedoch dann auch die Effizienzpotenziale zur nachhaltigen Versorgung durch Abwärme nicht heben. Das Projekt hat zum Ziel, die im Jahresverlauf sehr gleichbleibende Abwärme der Rhodia Acetow für die Beheizung der Freiburger Messe mittels speziellen Hochtemperaturwärmepumpen nutzbar zu machen. Diese Herausforderung bedingt meh-rere Innovationen, von Einsatz der neuen Technologie, Erprobung der Machbarkeit durch gezieltes Lastmanagement mit bestehender Infrastruktur sowie Generierung übertragbarer Erkenntnisse in einem sehr skalierbaren Segment.

Projektdaten

Projektnummer 2019-15
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger badenovaWÄRMEPLUS GmbH & Co. KG
Laufzeit 01.01.2019 - 31.12.2020
Zuschuss 150.000€

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:

Verbesserung der Wasserqualität des Waldsees
Berghaupten

Besseres Wasser im Waldsees

Wie viele der 300 Baggerseen in Baden-Württemberg war der Waldsee bei Berghaupten sanierungsbedürftig. 1963 im Rahmen der Bauarbeiten für die B33 entstanden, war der beliebte Angel- und Badesee stark mit Algen und krautartigen Pflanzen bewachsen. Durch die steile Böschung, die Stück für Stück erodierte, war das Ufer für Badende schwer zu erreichen. Die bisher üblichen Methoden um Badegewässer zu sanieren, beispielsweise die Seenbelüftung, sind teuer und aufwändig. Das eigentliche Problem ist der zu kurze Nahrungskreislauf, bei dem Pflanzen an der Oberfläche direkt Nährstoffe vom Grund nutzen. Anstatt nur die Symptome zu bekämpfen, stärkte die Gemeinde Berghaupten stattdessen die Selbstreinigungskräfte des Sees, indem sie seine Struktur veränderte. Dabei entstanden am Ufer neue Flachwasserzonen, in denen Wasserpflanzen und Röhricht Nährstoffe binden. Bagger vertieften die Seemitte um stabile Wasserschichten zu schaffen. Dadurch gelangen weniger Nährstoffe vom Seegrund an die Oberfläche, wo sie zuvor Grundlage für den unerwünschten Bewuchs waren. Die veränderte Seestruktur verlängert den Nahrungskreislauf und verbessert damit die Wasserqualität. Den Erfolg dokumentierte ein wissenschaftliches Monitoring, das Sauerstoffgehalt, Sichttiefe, Phosphor- oder pH-Werte untersucht. Durch die einmalige Aktion spart die Gemeinde langfristig Kosten für die Seepflege und dient als Vorbild für andere Kommunen.

Optimierung der Verstromung von veränderlichen Schwachgasen im kleinen Leistungsbereich
Gengenbach

Optimierte Verstromung im Holzvergaser-BHKW

Obwohl es Holzvergaser schon seit dem späten 19. Jahrhundert gibt und sie besonders in Kriegszeiten beliebt waren, sind heute nur relativ wenige Modelle im Einsatz. Dabei sind sie gut dafür geeignet, mit nachwachsenden Rohstoffen Strom und Wärme zu produzieren. Unterstützt durch den Innovationsfonds stellte der Geflügelhof Zapf bei Gengenbach 2012 seine Energieversorgung auf drei Holzvergaser-BHKW um, mit dem Ziel, die Verstromung zu optimieren. Unter Hitzeeinwirkung wandelt die Anlage das Holz in ein schwaches Brenngas um, das als Brennstoff für das BHKW dient. Pilotanlagen wie die in Gengenbach helfen, die bestehende Technik zu verbessern und Anlagen marktfähiger zu machen. So stellte sich dort im Laufe der ersten Betriebsjahre heraus, dass die Motorentechnik herkömmlicher Modelle nicht ideal auf den Betrieb mit schwachem Holzgas abgestimmt ist. Das führt zu zwei Problemen: Verunreinigungen im Motor und eine ungleichmäßige Verbrennung. Durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinder entweicht ein Teil des Brenngases, verunreinigt das Motorenöl, und führt zu einem hohen Verschleiß und Wartungsbedarf. Im Projekt kamen als Alternativlösung Graphitkolben zum Einsatz, die bisher vor allem im Rennsport eingesetzt wurden, bei Holzgas-BHKWs jedoch noch unerprobt waren. Metallinfiltriertes Graphit ist ein besonders präziser Werkstoff, weil es extrem widerstandsfähig ist und sich unter Wärmeeinfluss kaum ausdehnt. Außerdem verfügen Graphitkolben über selbstschmierende Eigenschaften, die Verschleiß, Wartungsbedarf und Kolbenkühlung verringern. Herkömmliche Motoren für kleinere BHKWs kommen meist aus dem KFZ-Bereich und sind für genormte Brennstoffe mit konstanten Eigenschaften ausgelegt; Holzgas hingegen ist ein Schwachgas mit schwankendem Energiegehalt. Verbrennt man Holzgas in solchen Motoren, verbrennt es unvollständig, was den Wirkungsgrad verringert und die Abgaswerte erhöht. Um den Betrieb zu optimieren, passten die Projektpartner deshalb die Motordrehzahl variabel an die Gasqualität an, indem sie das BHKW von der Netzfrequenz entkoppeln. So kann das Gas je nach Qualität unterschiedlich lange in der Brennkammer verbleiben. Das Projekt entwickelte hierfür eine spezielle Steuerungstechnik, die die Drehzahl trotz schwankender Gasqualität möglichst konstant hält. Die Hochschulen Mittelhessen und Offenburg begleiteten den Betrieb mit einem engmaschigen Monitoring und einer anschließenden Evaluation. Die Ergebnisse tragen dazu bei, den Einsatz von ungenormten Biogasen durch innovative Werkstoffe und Betriebsmethoden effizienter zu machen. Wesentliche Erkenntnisse •Grundlegende Probleme von Graphitkolben konnten erkannt und behoben werden, insbesondere hinsichtlich der zu verbessernden Fertigungstoleranzen und dem Entwicklungsbedarf bei den Kolbenringen. •Das Projekt erzielte eine verbesserte Verbrennung und damit einen verbesserten Wirkungsgrad in der Stromproduktion und verringerte Abgaswerte. Das macht ähnliche Anlagen vor allem an Standorten ohne geeignete Wärmeabnahme interessant. •Das gewonnene Fachwissen kann zukünftig anderen Betreibern helfen, neue Lösungsansätze bei Holzvergaseranlagen zu finden.

Neubau Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene
Freiburg

Forschungsbau im Passivhausstandard

Gebäude nach ökologischen Kriterien zu errichten, setzt sich immer mehr durch. Meistens handelt es sich dabei jedoch bisher um Wohn- oder Firmengebäude. Weil sie besonders strenge technische oder hygienische Normen einhalten müssen, ist es bei Forschungsinstituten und Universitäten dagegen schwieriger, energieeffizient zu bauen. Der Neubau des Instituts für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene, zuvor in verschiedenen Gebäuden der Universitätsklinik Freiburg untergebracht, ist ein fortschrittliches Beispiel auf diesem Gebiet. Im Passivhausstandard erbaut, weist es mehrere innovative Ansätze auf, darunter eine Lüftungsanlage, die dank moderner Technik die Luft nur halb so oft wechselt wie in der Norm vorgeschrieben und dennoch die strengen Kriterien für den Umgang mit gefährlichen Stoffen erfüllt. Weil der Neubau natürliche Ressourcen geschickt nutzt, kommt das neue Institut auch beim Kühlen und Wärmen mit weniger Energie aus als üblich: Hinter seiner Glassfassade befindet sich eine Brettstapelwand, hinter der die Sonne die Luft erwärmt. Im Winter leitete das System die so erwärmte Luft in die Räume. Im Sommer durchläuft die Zuluft Erdregister, deren Wärmetauscher sie abkühlen. In den Betondecken eingebaute Rohrschlangen kühlen oder wärmen und halten das Gebäude auf einer nahezu konstanten Temperatur. Als Vorbild für andere Universitätsgebäude zeigt der Neubau, dass es auch mit den weit reichenden Sicherheitsvorschriften im Forschungsbereich möglich ist, klimafreundlich zu bauen.