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.

Gasification of biomass is known for its valuable capabilities in small, flexible and decentral applications for cogeneration of power and heat. However, the produced raw syngas contains a variety of unwanted higher hydrocarbons such as aromatics and tar compounds in varying amounts adversely for a stable operation of such gasification plants. This cooperative project between the University of Bayreuth (CVT, ZET), the UAS Hof and the company WS Wärmeprozesstechnik aims to develop a new downdraft biomass gasification technology. Herein, the main innovation is the use of the charcoal directly formed by biomass pyrolysis in the gasifier as an adsorption agent for the unwanted tar components in a subsequent cooled adsorption section. The technology with regard to the formation of a suitable adsorption agent is in analogy to the common production of activated carbon by treatment of charcoal with CO2 and/or H2O at temperatures of around 900°C to achieve a high surface area. But here, the activated carbon is directly produced within the downdraft gasification reactor by the controlled, i.e. uncompleted conversion of the biomass coke formed by pyrolysis. Hence, the coke is only partly gasified to syngas and the residual amount is used as activated carbon for tar adsorption. By subsequent cooling of the activated charcoal and the raw product gas to a temperature of 70°C suitable for adsorption, the tar components are almost completely adsorbed and removed from the syngas to make it usable for cogeneration without further treatment. To gain all relevant informations about the main parameters of the overall process (char formation/conversion, formation and subsequent adsorption of tar), respective measurements were conducted in order to finally create a reliable numerical model of the process. The respective results, e.g. regarding kinetic data of char conversion in the gasification unit and adsorption data achieved with naphthalene as a model substance for the tar, will be presented.

Thermal gasification of biomass is known for its capabilities in flexible and decentral power station applications for cogeneration. However, the product gas contains tar compounds adversely for a stable operation. Integrated tar adsorption in a subsequent cooled section is therefore an option to reduce the tar pollution. The char coal, used here as adsorption agent, is formed by biomass pyrolysis in the gasifier. A kinetic model is proposed, considering the kinetics of all main reactions as well as heat and mass transport phenomena. Results are presented for axial temperature profiles, gas compositions, and the gas purity at different air-to-fuel ratios. The resulting output mass flows could indicate a requirement on the adsorption capacity of at least 0.3 g g−1 for the activated char coal.

DerjährlicheEnergiebedarf von 13TWh in Europa allein für Einbaukältesätze legt nahe, dass hier ein großes Potential hinsichtlich Energieeffizienz ruht. An der Hochschule Hof wurde ein Versuchsfeld für die Prüfung von Luft-Luft-Kältesätzen aufgebaut. Der Aufbau und das Messprinzip wurden mit der Versuchseinrichtung einesführenden Instituts für Prüfungen von Kälteanlagen abgeglichen. Der Prüfaufbau kann den Anforderungen des Instituts standhalten. Die durchgeführten Versuche zur Kalibrierung des Kalorimeterraumes zeigen, dass absolute Umgebungstemperaturen bei gleicher Temperaturdifferenzzwischen Innen-und Außenzelle keinen Einfluss auf die Bestimmung des Zellverlusts haben.Dies legt den Schluss nahe, dass absolute Temperaturen keinen Einfluss auf die Bestimmung des Zellverlusts haben.