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Verbundvorhaben: Innovative Beladesysteme für schlanke Speicher (InnoBeS)
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Motivation
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Der
größte Anteil des Endenergieverbrauchs in Deutschland
entfällt mit 56 % auf den Wärmesektor. Davon gehen wiederum
große Teile auf Raumwärme, Warmwasser und Prozesswärme
zurück. Damit die beim Pariser Klimaschutzgipfel beschlossenen
Ziele in Deutschland erreicht werden, ist neben den Sektoren Strom und
Verkehr auch im Bereich Wärme zwingend eine Energiewende
notwendig. Diese hat zum Ziel, nicht-erneuerbare Energieträger
durch erneuerbare Energien zu substituieren. Problematisch ist dabei,
dass sowohl Energieverbrauch als auch Erzeugung i. d. R. nicht zeitlich
entkoppelt erfolgen und starken zeitlichen Schwankungen unterliegen.
Damit der Anteil erneuerbarer Energieträger und die Effizienz der
Energiebereitstellung erhöht werden können, ist eine
zeitliche Entkopplung notwendig. Im Wärmesektor übernehmen
thermische Energiespeicher diese Funktion.
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Ziel des Verbundvorhabens
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Im
Hinblick auf die vorstehend beschriebene Situation wurden im geplanten
FuE-Projekt Entwicklung und Überführung in den Praxiseinsatz
eines neuartigen, innovativen Beladesystems zur Reduzierung der
internen Verluste durch eine Verbesserung der Schichtungsqualität
im Speicher angestrebt. Die Entwicklung lässt sich durch folgende
Zielkriterien charakterisieren:
- signifikante Verbesserung der thermischen
Schichtung im Speicher und damit Reduzierung der internen Verluste
sowie eine Stabilisierung/Konstanthaltung der Vorlauf- und
Rücklauftemperatur (Netzseite),
- Eingrenzung einer großen Anzahl
technischer Möglichkeiten auf konstruktiv einfache,
materialsparende und kostengünstige Varianten,
- Erarbeitung von Möglichkeiten zur Nachrüstung für bestehende Speicher,
- Orientierung der Entwicklung entsprechend den Marktanforderungen.
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Förderung
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FKZ:
ZF4746701ST9
ZF4147603ST9
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Teilprojekt
Entwicklung und Test von Beladesystemen - Simulation und Experimente
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Teilprojekt
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Herr M. Viertel
Harald Liebers Behälter-Apparatebau GmbH
Tel.: 0371 52345-174
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Projektablauf
und -inhalte
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Folgende Projektphasen wurden geplant und durchgeführt:
- Technologieentwicklung, Präzisierung von Anforderungen und Bestimmung von konkreten Randbedingungen,
- Entwicklung und Test von Beladesystemen Serie I (parallele Simulation und Experimente),
- Entwicklung und Test von Beladesystemen, Serie II (parallele Simulation und Experimente),
- Überführung des Demonstratorsystems in den Praxiseinsatz, messtechnische Begleitung (Monitoring) und Auswertung.
Projektlaufzeit: 01.10.2019 - 31.03.2022
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Links
& Vorarbeiten & Literatur
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Brämer, C.; Urbaneck, T.; Lohse, R.: Influence of Geometry
and Operation Parameters on Thermal Stratification. Euro Heat & Power,
English Edition. 2012, 9, Nr. 4, S.30–36. ISSN 1613–0200
Lohse, R.; Urbaneck, T.; Brämer, C.; Platzer, B.: Effects
during loading of hot water storages with a high aspect ratio. Euro Heat & Power, English Edition. 2012, 9,
Nr. 3, S.42–47. ISSN 1613–0200
Findeisen, F.;
Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren in Warmwasserspeichern –
Funktionale Optimierung mittels CFD, Teil 1: Grundlagen und Modellierung. HLH.
2016, 10, Nr. 67, S. 20–28. ISSN 1436–5103
Findeisen, F.;
Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren in Warmwasserspeichern –
Funktionale Optimierung mittels CFD, Teil 2: Optimierung des Be- und
Entladeverhaltens. HLH. 2017, 2, Nr. 68, S. 25–33. ISSN 1436–5103
Findeisen, F.; Urbaneck,
T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren in Warmwasserspeichern – Funktionale
Optimierung mittels CFD, Teil 3: Detaillierte Untersuchung des
Beladeverhaltens. HLH. 2017, 6, Nr. 68, S. 19–27. ISSN 1436–5103
Findeisen, F.;
Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren – Untersuchung des
dreidimensionalen Strömungsverhaltens mittels CFD (Teil 1). Chemie Ingenieur
Technik. doi:10.1002/cite.201700023
Findeisen, F.;
Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren – Untersuchung des
dreidimensionalen Strömungsverhaltens mittels CFD (Teil 2). Chemie Ingenieur
Technik. doi:10.1002/cite.201700070
Findeisen, F.;
Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale Diffusoren – Untersuchung des
dreidimensionalen Strömungsverhaltens mittels CFD (Teil 3). Chemie
Ingenieur Technik. doi:10.1002/cite.201700126
Findeisen, F.;
Radiale Diffusoren in Warmwasserspeichern – Einfluss der Beladergeometrie auf
Strömungsverhalten und Schichtungsqualität. Dissertation, TU Chemnitz. 2018.
ISBN 978-3-9811424-7-1
Urbaneck, T.;
Oppelt, T.; Sehwöster, I.; Bank, E. F.: Große Druckbehälter als thermische
Energiespeicher, Teil 1: Vor- und Nachteile sowie Einsatzgrenzen.
EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 47. Jg. (2018) Heft 11-12 S. 18-23. –
ISSN 0949-166X
Oppelt, T.;
Urbaneck, T.; Fischer, J.; Sehwöster, I.; Bank, E. F.: Große Druckbehälter als
thermische Energiespeicher, Teil 2: Umsetzungsbeispiel. EuroHeat&Power,
VWEW Energieverlag 48. Jg. (2019) Heft 01-02 S. 32-42. – ISSN 0949-166X
Urbaneck, T.: Water Tank Stores for Medium/Large Applications. In:
Cabeza, L. F. (Hrsg.): Encyclopedia of Energy Storage. Amsterdam:
Elsevier Volume 1, 2022, S. 394-409. - ISBN 9780128197233 DOI: 10.1016/B978-0-12-819723-3.00007-X
Rausendorf, J.; Roscher, W.; Oppelt, T.; Urbaneck, T.: Thermisches
Verhalten von Tankspeichern – Teil 1: Modifizierter Modellansatz
nach Lagrange. Chemie Ingenieur Technik, 94. Jg. (2022) Heft 8 S.
1141-1150. – ISSN 1522-2640 DOI: 10.1002/cite.202100201
Rausendorf, J.; Roscher, W.; Oppelt, T.; Mücke, J. M.; Urbaneck,
T.: Thermisches Verhalten von Tankspeichern – Teil 2: Variation
und Identifikation der Parameter. Chemie Ingenieur Technik, 94. Jg.
(2022) Heft 8 S. 1151-1159. – ISSN 1522-2640 DOI: 10.1002/cite.202100207
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Ergebnisse und Veröffentlichungen
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Die Ergebnisse werden mit dem Fortschritt des Projektes veröffentlicht.
Findeisen, F.; Mücke, J. M.; Winkler, T.; Kroll, U.; Platzer, B.;
Urbaneck, T.: Beladesysteme für thermische Energiespeicher –
Neue konstruktive Ansätze 25. Energie-Symposium Nutzung
regenerativer Energiequellen und Wasserstofftechnik; Luschtinetz, T.;
Lehmann, J. (Hrsg.), Stralsund, 2018, Tagungsband, S. 50-59. –
ISBN 978-3-9817740-4-7
Kroll, U.; Mücke, J.; Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale
Diffusoren mit Drallerzeugung für schlanke Speicher – Teil
1: Grundlagen und Aufbau des Versuchsstands. HLH Lüftung/Klima
Heizung/Sanitär Gebäudetechnik VDI Fachmedien 71. Jg. (2020)
Heft 5-6 S. 43-47. – ISSN 1436-5103
Kroll, U.; Mücke, J.; Urbaneck, T.; Platzer, B.: Radiale
Diffusoren mit Drallerzeugung für schlanke Speicher – Teil
2: Vorstellung und Auswertung der experimentellen Ergebnisse. HLH
Lüftung/Klima Heizung/Sanitär Gebäudetechnik VDI
Fachmedien 71. Jg. (2020) Heft 7-8 S. 56-61. – ISSN 1436-5103
Oestreich, F.; Urbaneck, T.: Loading Slim Hot Water Tanks With and
Without Swirl Generation - First Results. Poster, EuroSun 2022:
International Conference on Solar Energy for Building and Industry,
Kassel, 25.09. bis 29.09.2022, International Solar Energy Society
(ISES) and International Energy Agency Solar Heating & Cooling
Programme (IEA SHC)
Oestreich, F.; Viertel, M.; Urbaneck, T.: Große
Heißwasserspeicher – Untersuchung der Beladung mit und ohne
Drallerzeugung 29. Symposium Nutzung Regenerativer Energiequellen und
Wasserstofftechnik; Gulden, J. (Hrsg.). Stralsund, 2022, Tagungsband,
S. 167-181. - ISBN 978-3-9817740-6-1
Oestreich, F.; Viertel, M.; Urbaneck, T.: Große
Heißwasserspeicher – Untersuchung der Beladung mit und ohne
Drallerzeugung. GG | Nachrichten 01-2023, Beilage Praxisempfehlungen.
Bei Bedarf wenden Sie sich bitte per E-Mail an die Autoren.
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