Nacht der Wissenschaften, Hof, 23.06.2023

Nacht der Wissenschaften, Hof, 23.06.2023

An der Hochschule Hof wird derzeit ein neues Gebäude für das Institut für Wasser- und Energiemanagement gebaut (Fertigstellung 2023). Die Zielsetzung, das Gebäude möglichst vollständig mit Erneuerbaren Energien zu versorgen, wurde bereits frühzeitig in die Ausschreibung und später in die Architektur integriert. So kann eine Plattform für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Gebäudeversorgung, -Regelung und -Optimierung dezentraler Konzepte geschaffen und als Vorzeigeobjekt der Allgemeinheit präsentiert werden. Das energetische Versorgungskonzept
beinhaltet neben thermischer Anlagentechnik (Solarthermie, Luft/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen) auch elektrische Komponenten, wie Photovoltaik, Windkraft und gekoppelte photovoltaisch-thermische Lösungen. Aktuelle Forschungsschwerpunkte, wie die Sektorenkopplung des elektrischen Eigenverbrauchs mittels Wärmepumpen, tragen ebenso wie die Verwendung eines großen thermischen Schichtenspeichers (ca. 157 m³) mit anwendungsoptimierten Einströmgeometrien zur effizienteren Nutzung von erneuerbaren Energien bei. Ein Batteriespeicher und zwei externe Eisspeicher dienen sowohl Forschungszwecken, als auch zur Steigerung der Versorgungssicherheit. Es wird die energetische Kopplung des energieintensiven Laborbetriebs mit dem Gesamtsystem vorgestellt, durch welche forschungsseitige Wärme- und Kältebedarfe und Bereitstellung thermischer bzw. elektrischer Energie aus Brennstoffzellen-, Blockheizkraft- und Brennerversuchsständen optimal verquickt werden können.

This book comprises the select proceedings of the International Conference on Recent Trends in Developments of Thermofluids and Renewable Energy (TFRE 2020). The major topics covered include aerodynamics, alternate energy, bio fuel, bio heat transfer, computational fluid dynamics, control mechanism for constant power generation, and energy storage. The book also discusses latest developments in the fields of electric vehicles, hybrid power systems, and solar and renewable energy. Given the scope of its contents, this book will be useful for students, researchers, and professionals interested in the field of thermofluids and renewable energy resources.

During gasification and/or pyrolysis of wooden biomass, charcoal is formed as a solid intermediate or product. In CO2- and H2O-rich atmospheres at high temperatures, a high specific surface area of several 100 m2 per gram of charcoal may be reached. Common biomass gasifiers aim at a charcoal conversion of 100 %. Up to now, the option of a subsequent usage of the charcoal for adsorption of tar compounds has rarely been considered but is an interesting option to produce a clean syngas in a downstream adsorption unit. Experimental studies show an adsorption capacity of up to 0.4 g of tar per gram of charcoal using naphthalene as a model substance for tar. Respective adsorption isotherms, breakthrough curves in a fixed-bed adsorber, and a kinetic breakthrough model are presented.

Die Kältebranche steht in den nächsten Jahren vor großen Herausforderungen. Auf der einen Seite müssen viele Kältemittel aufgrund der F-Gase-Verordnung in Zukunft substituiert werden. Andererseits steigt der Strombedarf für die Kältebereitstellung in Deutschland jährlich. Eine Möglichkeit der Energie-einsparung stellt der Einsatz von thermischen Kältemaschinen dar. Dieser Technologie sind auf Grund-lage von Stoffeigenschaften der Kältemittel und wirtschaftlichen Betrachtungen Grenzen gesetzt. Der Leistungsbereich kleiner 200 kW wird heute aus Gründen der Wirtschaftlichkeit von Adsorptionskälte-maschinen dominiert. Diese Kälteanlagen können aufgrund des Kältemittels Wasser nicht im Tempera-turbereich kleiner 0 °C betrieben werden. Die Kooperation des Instituts für Wasser- und Energiema-nagement (IWE) der Hochschule Hof und des Instituts für Regenerative Energietechnik (InRET) der Hochschule Nordhausen untersucht zur Effizienzsteigerung der Kälteversorgung im Tiefkühlbereich den Ansatz einer kombinierten Anwendung von Kompressions- und Adsorptionskältetechnik. Auf der Grundlage von Messdaten und Herstellerangaben wurde in einer Voruntersuchung eine Studie ausgearbeitet, mit der die Effizienzsteigerung sowie die Wirtschaftlichkeit einer Verbundanlage nachge-wiesen werden konnte. In der Studie wurden folgende Varianten untersucht: 1. Kaskadenschaltung aus Adsorptionskälte- und der Propankältemaschine. Die Verbesserung dieser Kombination gegenüber der Referenz ergibt sich in der Vorkühlung des Kühlwassers der Propankältemaschine und damit der Steigerung der Leistungszahl. 2. Einbindung der Adsorptionskältemaschine in den Kältekreislauf der Propankältemaschine. Mit Hilfe eines Wärmeübertragers wird das Kältemittel der Propankältemaschine nach dem Verflüs-siger weiter unterkühlt. Aufgrund der tieferen Unterkühlung des Kältemittels, ist nach der Ent-spannung durch die Drossel der Dampfanteil geringer und es kann eine größere Kälteleistung gegenüber dem Referenzprozess realisiert werden. 3. Als Referenzanlage wird eine Nachbildung einer Propankältemaschine, die auf der Grundlage von Stoffdaten und Herstellerangaben erstellt wurde, verwendet. In der Simulation wurde der EER (Energy Efficiency Ratio) und ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) der Referenzvariante (Variante 3) mit der Kaskadenschaltung (Variante 1) und der Einbindung in den Kältekreislauf (Variante 2) verglichen. Eine geringere Verbesserung des EER von 11 bis 16 % war bei der integrierten Variante zu beobachten. Bei der Kaskadenschaltung konnte die Käl-teleistung dagegen zwischen 53 und 79 % gesteigert werden. Auf der Grundlage von Investitions- und Energiekosten zeigte die wirtschaftliche Betrachtung gegenüber der Referenzanlage eine mögliche Amortisationszeit von 6 bis 8 Jahren.