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Standardregler für solarbetriebene Klimaanlagen

Solargestützte Klimaanlagen sparen gegenüber Kompressionskältemaschinen etwa ein Drittel der Primärenergie ein und verwenden darüber hinaus keine klimaschädlichen Kältemittel. Technisch bereits marktreif, liegen die Kosten noch über denen herkömmlicher Kompressionskühlanlagen. Der von der Freiburger PSE GmbH in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelte Standardregler SolCoolControl soll den Preis mindern, indem er bei allen gängigen Systeme dabei hilft, Solaranlagen besser zu steuern und zu lüften.

Die Forscher verbesserten Hardwarekomponenten wie Platinen und Sensoren und testeten das Model nach Simulationen am Rechner am Teststand des ISE. Über das Internet bedienbar, verfügt die Software für den Regler über eine Programmieroberfläche, welche die Funktionen visualisiert. Außerdem erstellte PSE ein Pflichtenheft, das beispielsweise Schnittstellen zwischen Regler und System definiert.

Im Anschluss an das Projekt zeigt der neue Regler in einer Demonstrationsanlage in Griechenland, was solar gestützte Klimaanlagen inzwischen leisten.

Projektdaten

Projektnummer 2004-19
Projektart Forschung und Studien
Projektträger PSE GmbH, Freiburg
Laufzeit Juni 2004 bis Mai 2006
Zuschuss 100.000

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:

Energetische Nutzung von Maisstroh als landwirtschaftlicher Reststoff
Oberrheinebene

Maisstroh für die Biogasproduktion

Auf bis zu 50 Prozent der Felder am Oberrhein wächst Mais. Dabei handelt es sich überwiegend um Körnermais, also Mais, der vor allem zu Stärke für die Nahrungs- und Pharmaindustrie weiterverarbeitet wird. Anders als beim Silomais, wo die ganze Pflanze verwertet wird, bleibt hierbei das Maisstroh übrig, als ein großer Teil der Pflanze. Es verbleibt gewöhnlich auf dem Feld, wo es die Landwirte häckseln und in den Boden einarbeiten. Trotzdem zersetzt sich das grobe Stroh nur langsam. Gemeinsam mit Landwirten aus der Region erprobte die badenovaWÄRMEPLUS nun, inwiefern sich das Stroh als Substrat für Biogasanlagen eignet und ob es überhaupt wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Das Projekt untersuchte dafür, wie man die Maisstrohernte möglichst effizient in den bisherigen Ablauf integrieren kann. Das ist besonders wichtig in der Rheinebene, wo viele Landwirte relativ kleine Felder bewirtschaften und oft nicht über eigene Erntemaschinen verfügen. Auch die sehr unterschiedliche Bodenbeschaffenheit stellt große Ansprüche. Dafür erprobte das Projektteam verschiedene Erntetechniken und Abläufe, alle mit dem Ziel, Boden und Landwirte möglichst wenig durch zusätzliche Fahrten und Ernteeinsätze zu belasten, und das Maisstroh zu bergen, bevor es kompostiert. Für eine Reihe von Maissorten analysierten die Mitarbeiter außerdem, welcher Zerkleinerungsgrad und welche Form der Silierung die höchsten Gaserträge ergeben. In den Erntejahren 2015 bis 2017 wurde das Verfahren angewandt und optimiert. Ziel war es, für die badenova-Biogasanlagen in Neuried und im Gewerbepark Breisgau aus den umliegenden Maisfeldern genug Stroh zu gewinnen, um 20 Prozent des Substratbedarfs zu decken. Die Ergebnisse der dreijährigen Untersuchungen im Rahmen des Projektes ‚Energetische Nutzung von Maisstroh‘ konnten zeigen, dass Körnermaisstroh als Reststoff ein qualitativ gut geeignetes und mit verfügbarer Bergetechnik nutzbares Biogassubstrat darstellt, das den Substratmix einer Biogasanlage kostengünstig ergänzen und dazu beit ragen kann, speziell angebauten Silomais zu substituieren. Alle Ergebnisse aus dem Projekt entnehmen Sie dem beigefügten Abschlussbericht. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Maisstroh hat Potential für Biogassubstrat: Dies ergaben die Untersuchungen der Beprobungen, wobei die Methanhektarerträge durch Maisstroh etwa 20 bis 25 Prozent Silomais substituieren können, ohne dadurch zusätzlichen Flächenbedarf entstehen zu lassen. Maisstrohnutzung abhängig von Bodenbeschaffenheit und Organisation der landwirtschaftlichen Strukturen: Hier liegen die Vorteile bei großflächigen, zusammenhängenden und zusammengehörenden Flächen, die den Aufwand der Maisstrohernte gering halten. Zudem erhöht ein zu hoher Kiesbesatz auf den Ackerflächen den Verschleiß der eingesetzten Erntetechnik, welches ggf. ebenfalls zur Unwirtschaftlichkeit führen kann. Maisstrohnutzung abhängig von Materialaufbereitung: Neben der Bergung ist auch die Beschaffenheit des Materials entscheidend für die energetische Verwertung. Nur durch die Vorlagerung eines Zerkleinerungsvorgangs kann ein zur Maistrohnutzung geeignetes Material gewonnen werden.

Unterstützung der Hydrolyse durch aerobe Produktion von Enzymen unter Verwendung von Gärresten in einer Biogasanlage
Offenburg

Enzymvorstufe verbessert Biogasproduktion

Bei Energiepflanzen der zweiten Generation nutzt man zunehmend nicht nur Teile sondern die gesamte Pflanze. Dies bedeutet jedoch auch, dass zunehmend cellulosehaltige Substrate in die Biogasanlagen gelangen. Cellulose ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und besteht aus Kohlenhydraten, welche die Mikroorganismen nur schlecht oder schwer abbauen können. Die Forschung konzentriert sich deshalb darauf, diese Kohlenhydrate durch Hydrolyse – d.h. eine chemische Spaltung mit Wasser - besser zu zersetzen. Dafür kann man das Substrat beispielsweise mechanisch besser zerkleinern oder Druck und Temperatur in den Gärbehältern verändern. Die Hochschule Offenburg verfolgt einen dritten Weg: Sie setzt hydrolytisch wirkende Enzyme ein – ein Ansatz, der andernorts bereits erfolgreich erprobt wurde. Anstatt ständig neue Enzyme zuzusetzen, zielte man in Offenburg darauf, sie im Gärprozess selbst fortlaufend herzustellen. Dazu trennten die Forscher einen Nebenfermenter ab und füllten ihn mit einem Kultivierungsmedium aus einem Teil Gärrest sowie einem cellulosehaltigem Teilstrom. Der mineralstoffreiche Gärrest versorgt die enzymproduzierenden Pilze und Bakterien mit Nährstoffen, die Cellulose sorgt für die notwendige Stärke. Die Wärme aus dem Hauptfermenter sichert die notwendige Temperatur. Das nun enzymhaltige Gemisch fließt dann später wieder dem Hauptfermenter zu. Ziel des Projektes war es, Pilze und Bakterien zu identifizieren, die thermophil wachsen und besonders gut die gewünschten Enzyme produzieren. Anschließend entwickelten die Forscher Analyseparameter und optimieren die Zusammensetzung von Substrat und Kultivierungsmedium. Nach der Wirtschaftlichkeitsberechnung entwickelten sie dann ein Model um die Fermentationsstufe mit Enzymeinsatz vom Labor auf größere Anlagen zu übertragen. Das Offenburger Model bietet mehrere Vorteile für viele ähnliche Biogasanlagen in Deutschland: Die Ausbeute an Biogas steigt während gleichzeitig bisher ungenutzte cellulosehaltige Substrate zum Einsatz kommen können. Durch die Enzyme verbleibt das Substrat außerdem kürzer im Hauptfermenter. Weil der Gärrest als Kultivierungsmedium dient, können die Anlagenbesitzer außerdem ihre Lager verkleinern.