Mit mehr als einem Drittel des weltweiten Energieverbrauchs und rund 50% der CO2 Emissionen spielt die Industrie eine große Rolle bei der Erreichung der Klimaziele, die eine drastische Reduktion des CO2 Ausstoßes, des Energieverbrauchs und die Nutzung von erneuerbaren Energien verlangen. Wir arbeiten an Methoden und Technologien für eine nachhaltige Energieversorgung der Industrie mit dem Fokus auf die Energiebereitstellung und den Verbrauch. Der Forschungsbereich beschäftigt sich mit Technologieentwicklung zur Erhöhung der Energieeffizienz u.a. durch Wärmerückgewinnung mit Industriewärmepumpen und die Integration von optimierten thermischen Speichern. Wir entwickeln mathematische Methoden, mit denen wir Dekarbonisierungsszenarien für Industriebetriebe gestalten können. Mithilfe von dynamischen Prozessmodellen arbeiten wir an der ganzheitlichen Optimierung von Betriebsstrategien, der Flexibilisierung der Energieversorgung und der Integration neuer Speicher- und Umwandlungstechnologien.
Industriewärmepumpen
seit mehr als 10 Jahren Forschungstätigkeiten zu industriellen Wärmepumpen (Kompressions- und Adsorptionswärmepumpen, sowohl auf Komponenten- und als auch auf Systemebene)
- kooperative Forschungsprojekte zur Entwicklung und Demonstration von Wärmepumpen
- Erhöhung der Vorlauftemperaturen auf bis zu 160°C
- natürliche und synthetische Kältemittel
- von Prototypen im Labormaßstab bis zur industriellen Demonstration
- industrielle Demonstration von Hochtemperatur-Wärmepumpen
Thermische Hochtemperatur-Speicher
- Einbindung von Wärmespeichern für die energetische und produktionstechnische Optimierung von Prozessen und Anlagen
- Konzepterstellung und Anlagenplanung
- Hohe Energiedichten bis zu 200 kWh/m³
- Hohe Einsatztemperaturen: organische Phasenwechselmaterialen (Polymere, etc.) bis 300°C, anorganische (Salze, Metalle) bis 800°C
- Vollständige Umsetzung der Speicherlösung mit erfahrenen Industriepartnern (Engineering, Fertigung, Prozesseinbindung - Industrie 4.0, Inbetriebnahme, Optimierung)
- Monitoring für den Nachweis der Effizienzsteigerung und Energieeinsparung
Design- und Betriebsoptimierung von industriellen Prozessen
- Kostenoptimierung von industriellen Energiesystemen: Process Scheduling, Wärmerückgewinnung, Komponentenintegration von Speichern, Wärmepumpen u.a. sowie die kostenoptimale Auswahl von (erneuerbaren) Versorgungsanlagen und deren Betrieb
- Dekarbonisierungsszenarien für Industriestandorte
- Umfassende numerische Simulationskompetenzen:
- Dymola/Modelica, IPSEpro und Matlab zur Abbildung von industriellen Energiesystemen
- Computational Fluid Dynamics (CFD) zur detaillierten Analyse von Wärme- und Stofftransport
- Digitale Zwillinge von Komponenten und Produktionsanlagen in Form von Funtional Mockup Units und neuraler Netze
- Steuerungs- und Regelungskonzepten für elektrische, thermische und mechanische Systeme
- Datenanalyse von Betriebsdaten zur statistischen Auswertung und Fehlererkennung (statistische Methoden zur Klassifizierung, Regressionsanalyse, Validierung, Optimierung und Prädiktion)
