Verfahrenskopplung zur Steigerung der Energieeffizienz

Durch die energetische oder stoffliche Kopplung von Verfahrensschritten kann eine Steigerung der Energieeffizienz des Gesamtprozesses erzielt werden. Energetische Kopplungen kommen z.B. bei dezentralen Versorgungssystemen, in Hybridverfahren oder regenerativ betriebenen Prozessen zur Anwendung.

Eine stoffliche Kopplung kann dann durchgeführt werden, wenn dadurch z.B. Stoffströme einer weiteren Nutzung zugeführt oder in einer Kreislaufnutzung erneut im Prozess eingesetzt werden können. Die Anreize für eine energetische oder stoffliche Kopplung liegen in der Senkung der Energie- und Betriebskosten sowie freiwilligen oder gesetzlich auferlegten Umweltschutz- und Energieeffizienzmaßnahmen.

Um verfahrenstechnische Kopplungen durchzuführen, müssen Investitions- und Planungsaufwendungen geleistet werden. Die Überprüfung der Wirtschaftlichkeit und die Auslegung der optimalen Kopplung muss immer im Einzelfall erfolgen und hängt von vielen Faktoren ab.

Foto: Photovoltaikanlage auf dem Dach des IUTA

IUTA betrachtet vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels die optimale Nutzung regenerativer Energiequellen in Hinblick auf eine gekoppelte Versorgung dezentraler Anwendungen mit Wasser, Strom, Wärme und Kälte. Zudem werden für die Bereitstellung von Wasser in ariden Gebieten gekoppelte Verfahrensansätze und sogenannte Hybridverfahren untersucht.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden vom Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) und der Gesellschaft für angewandte Informatik e.V. (GFaI) die Einflussfaktoren für die solare Energieversorgung von Entsalzungs-, Klimatisierungs- und Energiewandlungsanlagen untersucht. Dabei wurden die wesentlichen Einflussparameter identifiziert, charakterisiert und kategorisiert. Darauf basierend wurde eine Softwaremethode entwickelt, mit der die Dimensionierung durchgeführt und die kostenoptimierte Betriebsweise von solar gekoppelten Versorgungssystemen ermittelt werden können. Die entwickelte Softwaremethode wurde am Beispiel eines fiktiven Hotelkomplexes in Deutschland demonstriert. Es wurden realistische Verbrauchsdaten sowie typische Lastgänge zu Grunde gelegt.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt im Themenkomplex der gekoppelten Systeme liegt auf der Identifizierung von Nutzungspotentialen anfallender Prozessströme, um Umweltauswirkungen zu reduzieren und Kreislaufführungen zu fördern.

In dem Projekt „Seewasser-REA“ wurden die Einflussparameter bei der Nutzung von Konzentrat aus Entsalzungsanlagen als Substitut in Rauch­gas­ent­schwefelungsanlagen betrachtet. IUTA hat dabei den Einsatz der Konzentrate im Prozess der Nachoxidation im Labor- und Technikumsmaßstab untersucht. Dafür wurde die Technikumsanlage „Oxidationsbecken“ konzipiert, erstellt und betrieben.

Foto: Technikumsanlage „Oxidationsbecken“

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Franziska Blauth
blauth@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 217

Aktuelle Projekte

IGF-Forschungsprojekt 17946:
Entwicklung eines Auslegungswerkzeuges zur dezentralen, solar unterstützten, kombinierbaren Bereitstellung von Trinkwasser, Kälte, Wärme und Strom

IGF-Forschungsprojekt 17118:
Untersuchungen zur Technik der Rauchgasentschwefelung mit Meerwasser als Betriebsmedium und dem Schwerpunkt der gekoppelten Gewinnung von Strom und Trinkwasser

Publikationen

Stefan Kirschbaum, Julian Agudelo, Gregor Wrobel, Franziska Blauth, Rizka Dhian Anggreni Kölsch: „Structural Optimization of Solar Driven Energy and Desalination Systems”, Vortrag ICEWES 2015; Ras al Khaimah, UAE 15 – 17. Dezember 2015

Blauth, F., Schiemann, B., Schiemann J.: Energie- und Stoffstrommanagement in gekoppelten Membranprozessen, DGMT-Tagung, Kassel, 08.02.2017

Blauth, F., Kirschbaum, S.; „Gekoppelte Versorgungssysteme zur Stärkung solarer Energienutzung“, BWK, Bd. 68 (2016) Nr. 12, S. 45

Kirschbaum, S., Agudelo, J., Wrobel, G., Blauth, F., Kölsch, R.: “Structural Optimization of Solar Driven Energy and Desalination Systems”, International Journal of Thermal & Environmental Engineering, Volume 11, No. 1 (2016), 1-4