Forschung & Projekte
Forschung und Entwicklung für die Energiewende
Dezentrale Energieumwandlungs- und Anwendungstechnik sowie damit zusammenhängende energiewirtschaftliche Entwicklungen bilden den Schwerpunkt im Forschungsetat. Darüber hinaus ist IT der Schlüssel für Flexibilität in der Energiebranche. Das Institut ist mit seinen Aktivitäten am Standort hervorragend dafür vorbereitet.
Aktuelle Projekte
Batterieentwicklung, Materialentwicklung
Entwicklung einer Eisen-Luft-Batterie mit hoher Energie-, Leistungsdicht, Wirkungsgrad und Untersuchung der grundlegenden Mechanismen
Partner: Fraunhofer UMSICHT IoLiTec GmbH Venator
Beginn: 01.01.23
Ende: 31.12.25
CircleUp – 100 Haushalte, 100 zirkuläre Geschichten: Inspiration für ein nachhaltiges Leben in Europa
Kurzbeschreibung: CircleUp möchte es privaten Haushalten leicht machen, sich zirkulär zu verhalten und ihre Abfallmengen zu reduzieren.
Auf dem Weg zur zirkulären Wertschöpfung (Circular Economy) spielen Verbraucherinnen und Verbraucher eine wichtige Rolle. Von der Anschaffung über die Nutzung bis zur Entsorgung von Produkten wirkt sich ihr Handeln auf die Rohstoff- und Abfallbilanz aus – wenn sie sich z.B. für eine Reparatur statt einer Neuanschaffung und Wegwerfen des alten Produkts entscheiden. Im Projekt CircleUp entwickelt ein Team aus fünf europäischen Ländern eine neuartige Toolbox, um solche Verhaltensänderungen anzustoßen. Dabei wird die soziale Identifikation der Teilnehmer:innen als zirkulär agierende Bürger:innen (engl.: circular citizens) unterstützt. Wichtige Unterstützungselemente sind: Beratung und Information, Gamification und Feedback, Austausch und Aktivierung zum Engagement sowie eine interaktive Lernplattform. Der Ansatz wird mit mehr als 100 Haushalten in vier Ländern praktisch getestet, wissenschaftlich begleitet und optimiert, in Deutschland mit Haushalten in der Stadt Bottrop. Nach dem Projekt soll die Toolbox in anderen Ländern und Bereichen weitergenutzt werden, um so die Transformation zu einer Kreislaufwirtschaft zu unterstützen.
Das Projekt läuft vom 1.1.2024 bis zum 31.12.2027, die Erprobung des psychologisch fundierten Interventionsansatzes mit den privaten Haushalten findet in den Jahren 2025/26 statt. Die Projektkoordination liegt bei der Technischen Universität Riga, Lettland. In Deutschland sind neben dem Prosperkolleg e.V. die Verbraucherzentrale NRW und die Hochschule Ruhr-West beteiligt. Assoziierte Projektpartner sind die Stadt Bottrop und die BEST AöR (Bottroper Entsorgung und Stadtreinigung Anstalt des öffentlichen Rechts).
Partner: Riga Technical University (Koordinatorin), Verbraucherzentrale NRW, Prosperkolleg e.V., et al.
Start: 01.01.24
Ende: 31.12.24
Kältetechnik
Schmierstoffwahl für Kälteanlagen unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz
Partner: 5 Partner aus Wirtschaft und Forschung
Start: 01.06.22
Ende: 31.05.25
Lehre
Erstellung struktierter Aufgabensammlung In Moodle; Forschung: Patterns und SoTL
Partner: 3 Partnerhochschulen; weitere Interessierte im AK
Start: 01.02.24
Ende: 30.09.24
Collaborative spaces for Online-Meets-Physical Learning and Teaching
An der HRW soll eine ganzheitliche Gesamtlernarchitektur
entstehen, die physische und virtuelle Lernräume optimal vereint.
[…] Neue digitale Bildungstechnologien sind dabei integraler
Bestandteil…“
Labor Virtuelle Realität (VR) Photovoltaik
Der Zugang zu Photovoltaik (PV) Anlagen ist häufig nicht möglich oder mit hohen
Sicherheitsanforderungen verbunden. Auf Dächern wird eine persönliche Absturzsicherung mit
Einweisung benötigt; insgesamt liegen hohe elektrische Spannungen vor, DC bis 1.500 Volt.
In einer virtuellen Realität (VR) werden Lehrinhalte gefahrlos und spielerisch vermittelt. Anlagen
können konfiguriert, erstellt oder verändert werden. Fehlerbehebungen werden trainiert.
Gleichzeitig wird das kooperative Arbeiten gefördert und die digitale Kompetenz.
Labor Augmented Reality (AR) Raumlufttechnische Anlagen
Raumlufttechnische Anlagen sind im Betrieb aus Sicherheitsgründen geschlossen, so dass
die eigentliche Funktionsweise verborgen ist. Zudem sind die Veränderungen von bspw.
Volumenstrom, Temperatur und Feuchte der Luft nicht sichtbar.
Augmented Reality ist die perfekte Methode, um diese Einblicke zu gewähren und damit
die technische und thermodynamische Funktionsweise erlebbar zu machen.
Partner: 3 interne Partner des Fachbereichs
Start: 01.10.24
Ende: 31.12.25
Künstliche Intelligenz für Lehren und Prüfen - KI4EDU
„Ziel ist neue Ideen in Lehre und Studium zu erproben,
indem KI-Methoden zielführend in Lehr-Lernprozesse
integriert werden.
Der fachliche Schwerpunkt liegt auf Fächern des
Bauwesens sowie der technischen Gebäudeausrüstung
und –versorgung.“
In unserem Institut werden wir uns zunächst auf
zwei Themenfelder konzentrieren, nämlich
Erneuerbare Energien
Thermodynamik
Zum Beispiel werden die Vorlesungen, Übungen und
Fachliteraturen von Erneuerbare Energien und
Thermodynamik transkribiert und einen ChatBot
transferiert, um Studierenden zu helfen.
Partner: Konsortialführung FB3, weiterer Partner Universität Duisburg-Essen
Start: 01.04.24
Ende: 31.03.26
Das Projekt Circular Performer Emscher Lippe ist ein zentraler Baustein im Rennen um Triple Zero (Zero Carbon, Zero Waste, Zero Pollution). Es unterstützt die Transformation der Region zur Zirkulärwirtschaft durch umsetzungsorientierte Leitprojekte in den Stoffströmen Metalle, Kunststoffe und Bioökonomie sowie in Querschnittsthemen wie Bauwirtschaft und dem digitalen Produktpass.
Was sind Circular Performer?
Circular Performer sind Vorreiterunternehmen, die den Übergang zur zirkulären Wirtschaft gestalten und als Beispiele für andere Unternehmen sowie Dialogpartner für Hochschulen dienen.
Ziele und Aufgaben:
Das Projekt setzt auf einen unternehmensgetriebenen Bottom-Up-Ansatz, um KMUs in der Region zu stärken, Hürden abzubauen und regionale Wertschöpfungspotenziale zu nutzen. Es entsteht eine umsetzungsorientierte Roadmap Zirkulärwirtschaft, die konkrete Handlungsfelder wie zirkuläres Produktdesign, ressourceneffiziente Produktion, Lieferkettenmanagement und Produkt als Dienstleistung adressiert.
Durch Fachgruppen, Peer-Learning und ein „Virtuelles Institut“ der Hochschulen werden Unternehmen vernetzt, Best Practices geteilt und weitere Projekte initiiert. Der Umbau der linearen Wirtschaft zur Zirkulärwirtschaft in der ressourcenintensiven Region Emscher-Lippe dient als Blaupause für Transformationen in Deutschland und Europa.
Partner: WiN Emscher-Lippe GmbH, HWK Münster, IHK Nord Westfalen, Prosperkolleg e.V., Wissenschaftspark Gelsenkirchen Projekte gGmbH, Westfälische Hochschule
Start: 01.04.24
Ende: 31.03.27
Zirkuläre Wertschöpfung. Denken. Handeln.
Der Transferhub Digitalisierung & Circular Economy wird ab 2025 die neue Anlaufstelle für Spitzenforschung und anwendungsorientierte, digitale Innovationen der Kreislaufwirtschaft im nördlichen Ruhrgebiet. Damit wird die grundlegende Arbeit des erfolgreichen Projekts Prosperkolleg (06/2019-03/2024) weitergeführt.
Der durch das Land und die Europäische Union geförderte Transferhub zielt darauf ab, den Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu stärken, um digitale Lösungen und innovative Geschäftsmodelle für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft zu entwickeln und speziell Unternehmen im nördlichen Ruhrgebiet praxisnah zu unterstützen.
Wir sind Ihre Anlaufstelle für Themen rund um die Circular Economy im nördlichen Ruhrgebiet und darüber hinaus. Nutzen Sie gerne unsere erarbeiteten Instrumente und Inhalte und kommen Sie mit uns ins Gespräch!
Partner: Ruhruniversität Bochum, Networker NRW e.V., Herne.Business, Wirschaftsförderung Bochum
Start: 01.03.2024
Ende: 31.12.2026
Unterschiedliche organische Fraktionen (Biomasse, Abwässer, …) können durch dunkle fermentative Bakterien in Abwesenheit von Licht in einer ersten Stufe in flüchtige Fettsäuren (VFAs) und gasförmige Fraktionen (H2/CO2) umgewandelt werden. Das Substrat aus der ersten H2-Stufe enthält immer noch ausreichend organische Säuren, die in einer zweiten Stufe durch anaerobe Bakterien zu Biogas (CH4/CO2) umgewandelt werden können. Für die Untersuchung zur dunklen Fermentation stehen unterschiedliche Versuchsstände zur Verfügung. So können unterschiedliche Substrate sowie der Einfluss verschiedener Parameter auf die H2-Produktion untersucht werden.
PLCMC
Powerline Communication Measurement Center
Entwicklung eines Messsystems zur umfassenden Analyse von Problemen im Bereich der Powerline Communication
PROJEKTDATEN
- Projektname: Powerline Communication Measurement Center (PLCMC)
- Projektstart: 01.07.2020
- Projektende: 31.12.2021, verlängert bis 30.06.2022
- Fördergeber: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020, „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ unter dem Förderprogramm „Start-up Transfer.NRW“
Projektverantwortliche an der Hochschule Ruhr West:
- Prof. Dr.-Ing. Gerd Bumiller
- Jan-Philipp Kitzig, M.Eng.
- Christoph Nieß, B.Sc.
Innerhalb der Europäischen Union wird eine flächendeckende Einführung intelligenter Stromzähler (sog. Smart-Meter) angestrebt. Die Europäische Kommission schätzt den Bedarf in den nächsten Jahren auf über 200 Millionen Geräte, von denen in vielen Ländern der Europäischen Union ausschließlich solche zum Einsatz kommen, die das Stromnetz als Kommunikationsmedium mittels Powerline Communication (PLC) nutzen.
Die Nutzung des Stromnetzes als Kommunikationsmedium hat den Vorteil, dass bereits vorhandene Infrastruktur genutzt werden kann und keine zusätzliche Kommunikationsinfrastruktur parallel aufgebaut werden muss. Auf der anderen Seite stellt das Stromnetz ein äußerst volatiles und komplexes System dar, das in seiner Komplexität durchaus mit Mobilfunknetzen zu vergleichen ist. Im Mobilfunkbereich gibt es wenige große Firmen, die hochspezialisierte Expertise zur Behebung von Problemen in ihren Netzen vorhalten können.
Beim Stromnetz sieht die Marktsituation anders aus: Die Verteilnetze sind dezentral organisiert und liegen in der Regel im Zuständigkeitsbereich kleiner Verteilnetzbetreiber oder Stadtwerke, für die die Vorhaltung solcher Expertise unwirtschaftlich ist. Aufgrund der zu erwartenden Probleme beim Roll-Out der Smart-Meter stellt dies diese Verteilnetzbetreiber daher vor große Herausforderungen.
Genau hier setzt die Projektidee an: Das Ziel ist die Entwicklung eines umfassenden Messsystems, welches die Probleme im PLC-Bereich in allen Ebenen der Kommunikationsstruktur umfassend analysieren kann. Zusätzlich soll im Projektteam Expertise in diesem Bereich aufgebaut werden. Hieraus soll eine Ausgründung angestrebt werden, welche dann besagten Netzbetreibern die Messdienstleistung sowie Consulting anbieten kann, in späteren Schritten aber auch das Messsystem inklusive Schulungen und Fortbildunge..
In der Projektlaufzeit soll sowohl die Entwicklung des Messsystems vorangetrieben werden als auch das Projektteam auf den Prozess der Ausgründung vorbereitet werden.
Institut Positive Computing
Gefördert durch
Prosperkolleg
Es muss nicht gleich Indium sein - jenes ausgesprochen seltene Metall, das für Flüssigkeitsdisplays gebraucht wird und dessen natürliche Vorkommen mit als erste erschöpft sein werden, weil derzeit keine Recyclingstrukturen existieren. Schon bei gewöhnlichen Roh- und Werkstoffen wird am Anfang noch wenig an das Produktende gedacht, landen nützliche Materialien und Fertigungsabfälle nur auf Deponien oder in der Verbrennung. Dabei könnte man durchaus ihre „Leben“ verlängern oder vervielfachen, sie in neue Produkte integrieren: „Zirkuläre Wertschöpfung“ schont die Ressourcen ebenso wie Unternehmensbudgets oder Geldbörsen der Verbraucherinnen und Verbraucher.
Seit 2019 hat das vom NRW-Wirtschaftsministerium geförderte Projekt „Prosperkolleg“ den Auftrag, den Wandel zur „Zirkulären Wertschöpfung“ zu erforschen und Umsetzungen anzustoßen. Ausgehend vom nördlichen Ruhrgebiet sollen hier in enger Kooperation mit heimischen Unternehmen Kreislauf-Lösungen (Produkte wie Verfahren) erarbeitet werden, die auch ins ganze Land ausstrahlen. An geeigneten Branchen mangelt es nicht: Potentielle Interessenten kommen aus Handel und Logistik, Abfall- und Bauwirtschaft sowie Metallverarbeitung und Chemie.
Neben der Hochschule Ruhr West zählen die Stadt Bottrop, die Effizienzagentur NRW, die Wirtschaftsförderung „WiN Emscher-Lippe“ sowie der von Hochschulmitgliedern gegründete Verein „Prosperkolleg e.V.“ zu den Projektpartnern. Sie verfügen über langjährige und relevante Kontakte wie Erfahrungen, mit denen sich strategische Kooperationen und konkrete Einzelprojekte anbahnen und realisieren lassen. Das Ziel: Unternehmen zu ermutigen, rohstoff- wie energiebewusster und nachhaltiger zu produzieren - was gleichermaßen Kunden, Konten und dem Ressourcen- und Klimaschutz nützt. Angesprochen sind etablierte Wirtschaftsbetriebe ebenso wie Startups, die ganz neue Güter, Verfahren oder Services anbieten möchten.
Einen wissenschaftlichen Mittelpunkt bildet das „Circular Digital Economy Lab“. Hier werden in Kooperation etwa mit mittelständischen Unternehmen neue informations- und verfahrenstechnische Problemlösungen erarbeitet und Geschäftsmodelle entwickelt. Dabei verbindet man Ansätze aus der Digitalisierung mit konkretem produktivem Einsatz: Intelligente Analyse, Produktdesign und Vernetzung ergänzen sich mit Upcycling und Controlling zu einem ganzheitlichen Prozess. Begleitet wird die Arbeit mit Informationskampagnen und Qualifizierungskonzepten - „Train the trainer“ sorgt beispielsweise dafür, dass betriebliche Multiplikator*innen das frischgewonnene Wissen im Unternehmen verbreiten.
Das Prosperkolleg-Projekt läuft bis Mai 2022. Es wird vom Wirtschaftsministerium NRW in zwei Teilprojekten über drei Jahre mit insgesamt 4,5 Millionen Euro gefördert.
Ausführliche Informationen finden Sie auf https://prosperkolleg.de/
Projektpartner
Gefördert durch
Propan-Kälteanlage
Smart-Grid-fähige Plug-and-Play-Kälteanlage mit dem natürlichen Kältemittel Propan in Modulbauweise
Projektdaten
Projektstart: 01.01.2017
Projektende: 31.12.2019
Drittmittelgesamtvolumen: 792.047 €
Gesamtförderung: 565.749 €
Projektverantwortliche:
• Prof. Dr.-Ing. Sylvia Schädlich
• Tobias Guth
• Aleksandra Nabokova
Propan als natürliches Kältemittel müsste aufgrund seines niedrigen Treibhauspotenzials und seinen guten energetischen Eigenschaften eine weite Verbreitung in Kälteanlagen finden. Haupthemmnis für die Anwendung ist jedoch seine Brennbarkeit und damit die erforderliche aufwändige Sonderabnahme der Anlagen beim Betreiber. Um eine Marktdurchdringung zu erreichen sind sowohl der Aufbau einer propanbetriebenen Kälteanlage als auch die Erstellung eines Dokumentenportfolios zur Erleichterung der sicherheitstechnischen Abnahmen Ziel des Forschungsvorhabens der Eschenfelder KKU Manufaktur GmbH und der Hochschule Ruhr West.
Infos zu "Propan als Kältemittel" und zur Person, Prof. Dr. Sylvia Schädlich, sind im 'HRW Podcast, der Wissen schafft' zu hören.
Projektpartner
Gefördert durch
Sowohl die schrittweise Beschränkung umweltgefährdender Kältemittel als auch die Effizienzsteigerungspotentiale bei Kälteanwendungen geben Anlass zu dem vorliegenden Forschungsvorhaben.
Ausstieg aus herkömmlichen Kältemitteln
Die vom Europäischen Parlament erlassene EU-Verordnung Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase gilt seit dem 01. Januar 2015. Hierdurch sollen die Emissionen fluorierter Treibhausgase (F-Gase) in der EU um 70 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent auf 35 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent bis zum Jahr 2030 gesenkt werden.
Es gelten drei wesentliche Regelungsansätze:
• Einführung einer schrittweisen Beschränkung (Phase down) der am Markt verfügbaren Mengen an teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) bis zum Jahr 2030 auf ein Fünftel der heutigen Verkaufsmengen
• Erlass von Verwendungs- und Inverkehrbringungsverboten, wenn technisch machbare und klimafreundlichere Alternativen vorhanden sind
• Beibehaltung und Ergänzung der Regelungen zu Dichtheitsprüfungen, Zertifizierung, Entsorgung und Kennzeichnung[1]
Abb. 1 zeigt die schrittweise Beschränkung des Inverkehrbringens von HFKWs sowie die durchschnittlich zulässigen Global Warming Potentials (GWP) der zukünftigen Kältemittel. Es ist erkennbar, dass bis 2018 eine Reduzierung der Vermarktungsmenge von HFKW-Kältemitteln von 93% auf 63% vorgeschrieben ist. Dies ist die höchste Stufe in der kürzesten Zeitspanne, weshalb die Reduzierung herkömmlicher und somit die Verbreitung alternativer Kältemittel in nächster Zeit intensiviert werden müssen. Zudem sieht die F-Gase-Verordnung ein Verbot des Inverkehrbringens ab 2022 für „mehrteilige zentralisierte Kälteanlagen für die gewerbliche Verwendung mit einer Nennleistung von 40 kW oder mehr, die fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von 150 oder mehr enthalten oder zu ihrem Funktionieren benötigen […]“ vor.[2]/typo3/ Daher müssen weiterhin nicht nur aufgrund der bekannten Ozonproblematik zukünftig auch aufgrund der Treibhausproblematik zigtausende Kälteanlagen umgestellt werden.
Eine zeitnahe Umstellung erfordert die Möglichkeit, herkömmliche Kältemittel in Bestandsanlagen durch alternative Kältemittel mit guten energetischen sowie umwelt- und materialverträglichen Eigenschaften zu ersetzen, ohne erhebliche Umbaumaßnahmen vornehmen zu müssen. Besonders gute Eigenschaften hat das natürliche Kältemittel Propan. Neben einem geringen GWP von 3 hat Propan eine hohe Leistungszahl sowie eine niedrige Drucklage und Druckgasendtemperatur.[3] Die Verdampfungsenthalpie ist bspw. im Vergleich zu R22 (Chlordifluormethan) 1,7-fach höher (bei -10/40°C) und der Kältemittel-Massenstrom im Vergleich zu R22 ca. 55-60% niedriger. Propan ist verträglich mit anderen in der Kälteanlage verwendeten Materialen (bspw. Dichtungen und Wärmeträger) und weist keine korrosive Wirkung gegen Kupfer und Aluminium auf. Das Betriebsverhalten bei hohen Umgebungstemperaturen von R290 ist besser als das von R22. Grundsätzlich können daher alle Anlagen, die mit R22 betrieben werden, auf R290 umgestellt werden. Hierzu sind lediglich kleine Anpassungen erforderlich, wie z.B. der Einsatz von höher viskosem Öl. Bei der Umstellung kann abhängig vom Einsatzfall und verwendeter Technologie eine Energieeinsparung der Kälteanlage zwischen 20-40% im Teillastbetrieb erzielt werden.
Bisher findet Propan jedoch fast ausschließlich Anwendung bei industriell vorgefertigten Systemen mit kleinen Füllmengen (<150g), wie z.B. steckerfertigen Kühltruhen und Kühlschränken. Bei der Erstellung größerer Einzelanlagen sind aufgrund der leichten Entflammbarkeit von Propan besondere Voraussetzungen bezüglich Planung, Konstruktion, Montage und Aufstellungsort zu beachten.[4] Die meisten Anlagenbauer haben Schwierigkeiten sich mit diesen Voraussetzungen vertraut zu machen und die Vorschriften einzuhalten. Aber auch die Betreiber scheuen den erhöhten, administrativen und finanziellen Aufwand, der mit den einzuhaltenden sicherheitstechnischen Vorschriften und Abnahmeprüfungen durch zertifizierte Stellen verbunden ist. Aus diesem Grund haben sich Kälteanlagen mit dem umweltschonenden und energieeffizienten Kältemittel Propan bisher trotz seiner guten ökologischen Bewertung und der positiven Energieeffizienz nicht am Markt durchsetzen können.
Energieeffizienz von Kälteanwendungen
Der Forschungsrat Kältetechnik schätzte 2010 bei Kälteanwendungen ein Effizienzsteigerungspotential von 40%.[5] Insbesondere im Bereich der Regelung von Kälteanlagen wird ein erhebliches Energieeinsparpotential gesehen. Zudem wird geprüft inwieweit Kälteanwendungen in Hinblick auf die Smart-Grid-Entwicklung Berücksichtigung finden können. Im Zusammenhang mit dem in Abb. 2 dargestellten steigenden Anteil des Elektroenergieverbrauchs für Kälte-, Klima- und Wärmepumpenanwendungen in Deutschland sowie dem steigenden Kältebedarf weltweit wird deutlich, welches Energieeinsparpotential unter Berücksichtigung effizienzsteigernder Maßnahmen beim Bau von zukünftigen Kälteanlagen besteht. Dieses Potential wird auch durch die Gesetzgebung festgestellt, weshalb bspw. in der Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG zunehmend höhere Energieeffizienzwerte festgelegt werden, die beim Neubau von Anlagen zukünftig nicht mehr unterschritten werden dürfen.[6] Neben dem Energieeffizienzsteigerungspotential für Anlagen fällt auf, dass bei gesamtheitlicher Betrachtung des Energiemarktes, die Smart-Grid-Fähigkeit dieser weiter an Bedeutung gewinnt, um Stromspitzen im Zuge der Energiewende ausgleichen zu können. Der Aspekt der Smart-Grid-Fähigkeit wurde bei der Programmierung von Kälteanlagen bisher kaum berücksichtigt, bietet allerdings im Zusammenhang mit Kältespeicherung ein erhebliches Potential.
Quellen:
[1] www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/produkte/fluorierte- treibhausgase-fckw/rechtliche-regelungen/eu-verordnung-ueber-fluorierte- treibhausgase, Abruf 15.10.2015
[2] VERORDNUNG (EU) Nr. 517/2014 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 16. April 2014 über fluorierte Treibhausgase und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 842/2006 (ABl. L 150 vom 20.5.2014, S. 222)
[3] www.energie-experten.org/heizung/waermepumpe/technik/kaeltemittel/propan.html; Abruf 15.10.2015
[4] DIN EN 378
[5] VDMA Allgemeine Lufttechnik: Energieeffiziente Kältetechnik 2010, Frankfurt am Main, 2010
[6] VERORDNUNG (EU) 2015/1095 DER KOMMISSION vom 5. Mai 2015 zur Durchführung der Richtlinie 2009/125/EG des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von gewerblichen Kühllagerschränken, Schnellkühlern/-frostern, Verflüssigungssätzen und Prozesskühlern (ABl. L 177 vom 08.07.2015, S. 19)
[7] Monitoring‐Bericht "Energie der Zukunft", 4.4.2014, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Kältetechnologien Deutschland, Studie Hochschule Karlsruhe, 2013, unveröffentlicht
Ziel des Projektes ist die Erstellung einer Technikumsanlage als vollhermetische Kälteanlage im Leistungsbereich von 10-30kW als Kaltwasser- oder Soleanlage.
Zur Sicherstellung der Energieeffizienz kommen erstmals drehzahlgeregelte vollhermetische Verdichter sowie optimierte Komponenten zum Einsatz, die mittels einer selbst konzipierten und programmierten Regelung aufeinander sowie auf den Einsatz in Smart-Grid-Anwendungen abgestimmt werden. Der Einsatzbereich soll mit -10°C bis +10°C im Bereich der Normalkühlung und Klimatisierung liegen. Die Festlegung des genauen Leistungsbereiches und der Kältemittelfüllmenge sind Gegenstand des Projektes. Die Skalierbarkeit der Leistungsgröße erfolgt über eine Modulbauweise. Die Technikumsanlage wird energetisch optimiert und der Einsatz innovativer Wärmeträger untersucht.
In einer zweiten Versuchsphase wird die Verschaltung von zwei Modulen untersucht und optimiert. Die Zusammenarbeit mit einer Sachverständigenorganisation hat die Erstellung eines Dokumentenportfolios und die Entwicklung eines Verfahrens zum Ziel, das eine Einzelabnahme vereinfacht.
Im späteren Einsatzfall wird die Kälteanlage werksseitig montiert, befüllt und probehalber in Betrieb genommen. Aufgrund des Solekreislaufes kann diese von jedem SHK-Handwerker vor Ort installiert werden (Plug-and-Play). Darüber hinaus ist wegen des vorliegenden Dokumentenportfolios eine vereinfachte Abnahme wie bei einer herkömmlichen Kälteanlage erforderlich. Durch die Entwicklung einer energieeffizienten Technologie, eine einfache Handhabung (Solekreislauf und Modulbauweise) und den Abbau der zusätzlichen Abnahmehürde wird ein wesentlicher Schub der Marktdurchdringung in Richtung der natürlichen Kältemittel erwartet.
Das Forschungsvorhaben beinhaltet die folgenden Innovationen:
- Erstmaliger Einsatz von drehzahlgeregelten vollhermetischen Verdichtern für Propan (freigegeben für zukünftige Serienfertigung)
- Einsatz von optimierten Komponenten (Wärmeübertrager, Expansionsventil)
- Entwicklung einer integrierten Prozessortechnologie und Programmierung unter Einsatz einer selbstoptimierenden Regelung, Berücksichtigung der zukünftigen Entwicklung im Bereich Smart-Grid
- Untersuchung des Einsatzes eines alternativen Wärmeträgers
- Erstellung eines Dokumentenportfolios für verschiedene Anwendungsfälle für die sicherheitstechnischen Abnahmen zur Betreiberunterstützung (in Zusammenarbeit mit einer Sachverständigenorganisation und Organisation für Dokumentenmanagement)
Zusammenfassend zeichnet sich dieses innovative Smart-Grid-fähige und somit zukunftsweisende Kältesystem durch die Kombination einer propanbetriebenen energieeffizienten Anlage und eines Betreiberpakets zur Entschärfung der behördlichen Abnahmepflicht aus.
Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens sollen nach Abschluss zur Entwicklung eines Prototyps führen. Hierzu müssen noch konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, da die Technikumsanlage aufgrund der installierten Messtechnik und der Versuchsanordnung großzügiger konstruiert werden muss. Letztendlich soll jedoch die Entwicklung zur Marktreife eines serienfertigen Endproduktes führen.
Durch die Hochschule Ruhr West ist der Transfer der Ergebnisse in die interessierten Kreise im Bereich der Wissenschaft sichergestellt.
Geplant sind sowohl Veröffentlichungen in Fachzeitschriften (bspw. KI (Hüthig Verlag), Die Kälte (Gentner Verlag), CCI (CCI Dialog GmbH), etc.), als auch Vorträge auf wissenschaftlichen Tagungen (bspw. DKV Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein e.V., ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers).
Die Vernetzung der Projektbeteiligten in Branchenverbände wie bspw. VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau), BIV (Bundesinnungsverband des Deutschen Kälteanlagenbauerhandwerks e.V.), VDKF (Verband Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe e.V.), ZVKKW (Zentralverband Kälte Klima Wärmepumpen e.V.) und FGK (Fachverband Gebäude-Klima e.V.) stellt eine Verbreitung der Informationen über das Forschungsprojekt in die Kälte- und Klimabranche sicher.
COBI
CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Eisen- und Stahlerzeugung
Projektverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Saulo H. Freitas Seabra da Rocha
Mitarbeiter: Tina Steinmetzger, Daniel Bruns
Stahl ist einer der dominierenden Werkstoffe unserer Zeit. Erneuerbare Energiesysteme wie Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen, Netze zur Energieverteilung, Elektroautos, Blockheizkraftwerke und viele industriell gefertigten Produkte kommen nicht ohne Stahl und somit nicht ohne fossile Kohle aus.
Neben der energetischen ist auch die stoffliche Nutzung dieser Kohle bzw. des daraus erzeugten Hüttenkoks metallurgisch zwingend nötig. Nur durch den enthaltenen Kohlenstoff, der zum einen als Brennstoff und zum anderen als Reduktionsmittel dient, ist die Gewinnung von Eisen und Stahl möglich. Durch diesen Einsatz werden pro erzeugter Tonne Stahl ca. 1,6 Tonnen CO2 ausgestoßen.
Im internationalen Verbundprojekt COBI forscht die HRW zusammen mit deutschen und brasilianischen Partner an einer nachhaltigen Substitutionsmöglichkeit für Hüttenkoks.
Durch die Aufbereitung und Konversion von anfallenden Reststoffen (z.B. Zuckerrohrbagasse) werden die Eigenschaften von Biomassen so verändert, dass sie im Hochofen fossilen Hüttenkoks substituieren können. Ein besonderes Augenmerkt liegt dabei auf der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Stabilität unter der aggressiven Hochofenatmosphäre.
Innerhalb des Projektes werden geeignete Biomassen in Deutschland und Brasilien als Ausgangsmaterial verifiziert. Dabei werden nur Biorestmassen betrachtet, sodass keine Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelindustrie besteht, keine weiteren Flächen in Anspruch genommen werden und es zur Verbesserung der Bioökonomie kommt. Durch thermische Behandlung wird daraus Biokohle bzw. Biokoks erzeugt, der durch Agglomeration in eine Form überführt wird, die im Hochofen einsetzbar ist.
Das Projekt wird durch das Forschungsprogramm CLIENT (Internationale Partnerschaften für nachhaltige Klimaschutz- und Umwelttechnologien und -dienstleistungen) durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Projektpartner:
Deutschland:
• CUTEC (Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH)
• RHM Rohstoffhandelsgesellschaft mbH
• Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG
Brasilien:
• DEMET (Universidade Federal de Minas Gerais)
• ULBRA (Universidade Luterana do Brasil)
• Viena Siderúrgica (innovativer Roheisenhersteller aus Brasilien)
• Gerdau S.A. (größter Stahlhersteller Brasiliens)
Gefördert durch
ELUSTAT
Entwicklung eines Eisen-Luft-Batteriestacks als stationärer Energiespeicher für die Photovoltaik (ELUSTAT)
Projektverantwortliche an der HRW:
Prof. Dr.-Ing. Julian Tornow
Yigit Durmus, M.Sc.
Ammar Tatlisu, M.Sc
Zur Umsetzung der Energiewende, die zu einer CO2-neutralen Energieversorgung führen soll, müssen Energiespeicher eingesetzt werden, damit der zeitliche Versatz von regenerativer Energieerzeugung und dem Energieverbrauch ausgeglichen werden kann. Dabei müssen sowohl Speicher für den Energieausgleich über mehrere Wochen als auch für den Tagesausgleich geschaffen werden. Um diese große zusätzliche Speicherkapazität installieren zu können, können nur Materialen zum Einsatz kommen, die gut verfügbar und wirtschaftlich einsetzbar sind. Aus diesem Grund werden in diesem Projekt Eisen-Luft-Batteriestacks entwickelt, die beide Bedingungen erfüllen und zudem die bei Photovoltaikanlagen häufigen zyklischen Belastungen gut verkraften. Ziel ist es, die Energiedichte, den Wirkungsgrad und die Zyklenlebensdauer zu verbessern und an einem Pilot-Stack zu demonstrieren.
Zur Realisierung von hohen Energiedichten werden in diesem Projekt die Elektroden optimiert und der Aufbau der gesamten Batterie erfolgt als Stack. Die Entwicklung der Luftelektrode erfolgt beim Kooperationsparter, dem Fraunhofer UMSICHT. An der HRW wird ein neuartiges galvanisches Herstellungsverfahren für die Eisenelektrode entwickelt, das eine signifikante Steigerung deren spezifischer Kapazität ermöglicht. Hierdurch wird die Energiedichte der Eisen-Luft-Batterie weiter erhöht. Zur Steigerung des Wirkungsgrads der Batterie werden an der HRW in diesem Projekt Methoden zur Oberflächenbehandlung entwickelt, die die Wasserstoffentwicklung an der Eisenelektrode vermindern.
PROJEKTDATEN
Projektstart: 01.01.2019
Projektende: 31.12.2021
Fördersumme: 719.624,24 Euro
Projektvolumen: 799.582,49 Euro
Fördergeber: Leitmarktagentur NRW, Klimaschutzwettbewerb ErneuerbareEnergien.NRW 2. Call (EFRE)
Projektpartner
Gefördert durch
Lebendiges Labor
Veranstaltungen im "Lebendigen Labor"
Bei der Lehrinnovation handelt es sich um die Konzipierung einer neuartigen Laborveranstaltung, der Lehre im "lebendigen Labor".
Dazu wird der Hochschulneubau so gestaltet, dass die Systeme und Komponenten des Energieversorgungssystems des Gebäudes in die Lehre integriert werden können.
Damit soll eine Lernumgebung geschaffen werden, die durch berufsrelevante, praktische Aufgabenstellungen die intrinsische Motivation der Studierenden erhöht und ihre Kompetenzentwicklung fördert.
100 KWK-Anlagen in Bottrop
Mit dem Demonstrationsprojekt „KWK-Modellversuch zur CO2-Reduktion in der Innovation City Bottrop“ werden 100 KWK-Anlagen im Stadtgebiet Bottrop installiert.
In zehn ausgewählten Referenzgebäuden untersucht die HRW das Potenzial, durch Energie- und Lastmanagement im Gebäude eine (stärker) stromgeführte Betriebsweise der KWK-Anlagen zu realisieren.
Auf diese Weise können sowohl Eigenverbrauch und Wirtschaftlichkeit der Anlagen gesteigert als auch ihre Integration in ein Smart Grid verbessert werden.
Projektverantwortlicher (HRW):
- Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus
Weiterer Ansprechpartner:
- Sven Kühnel
EVU-Check
Ökologisch interessierte Verbraucher/innen wünschen einen Energieanbieter, der aktiv zum Gelingen der Energiewende beiträgt, vor Ort tätig ist, faire Vertragsbedingungen und adäquaten Service bietet. Der EVU-Check: www.ok-power.de/oekostrom/downloads.html.
Teil-Umsetzung des EVU-Check-Konzepts in Kooperation mit dem Bund der Energieverbraucher e.V. , um belastbare Daten über die umweltrelevanten Leistungen von Strom- und Gasanbietern für ihre Kunden für folgende Internetseite zusammenzustellen: www.energieanbieterinformation.de.
Projetverantwortlicher:
- Prof. Dr. Wolfgang Irrek
Mitarbeiter:
- Esmail Ansari
- Sven Kühnel
RWE Zukunftshaus
Ziel des Projekts ist die Sanierung eines Bestandsgebäudes auf das Niveau eines Plusenergiehauses, so dass der jährliche Energiegewinn also höher als der Verbrauch ist.
Dazu wurde unter der Federführung von RWE ein Wettbewerb gestartet, unter dessen Teilnehmern ein Einfamilienhaus aus den sechziger Jahren des vorherigen Jahrhunderts ausgewählt wurde.
Dieses wurde in den folgenden Monaten mit einer Vielzahl von Partnern aus der Industrie saniert.
Projektbeteiligung der HRW:
Konzeptionierung und Umsetzung des Messkonzepts
Monitoring des Energieverbrauches und Unterstützung bei der Systemoptimierung
Diskussion mit den Herstellern und Unterstützung bei der Anlagenoptimierung
Projektverantwortlicher (HRW):
Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus
Weitere Ansprechpartner
Andre Beblek
Vivawest Zukunftshaus
Innerhalb des VIVAWEST Zukunftshauses hat die RWE Effizienz eine Wohnung als Showroom angemietet. Ziel des Projekts ist einerseits die Erprobung bestehender SmartHome Lösungen des RWE Produktportfolios in der Wohnung. Andererseits sollen weitere Funktionen entwickelt und getestet werden.
Durch den Einsatz in einer realen Wohnumgebung können diese Entwicklungen unmittelbar auf ihre Praxistauglichkeit und Nutzerfreundlichkeit überprüft werden.
Projektbeteiligung der HRW:
Konfiguration des bestehenden SmartHome Systems
Einbindung weiterer Komponenten
Erprobung der Akzeptanz von Nutzern
Projektverantwortlicher (HRW):
Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus
Mitarbeiter:
Andre Beblek
Tanja Lovric
SusLab NWE
Ziel des Projektes ist es, an vier Standorten in Europa (Rotterdam (NL), Ruhrgebiet (DE), London (UK), Göteborg (SE)) eine Infrastruktur zur transdisziplinären Erforschung von Nutzer-Technologien zu errichten.
Winter 2012/13: Aufnahme der Ist-Situation
Winter 2013/14: Feldtest- Home Automation
Winter 2014/15: Feldtest HRW-Entwicklung: Optimierung des Heiz-/Lüftungsverhaltens
Weitere Ansprechpartner:
Andre Beblek (E-Mail oder per Telefon: +49 208 88254-851)
Tanja Lovric (E-Mail oder per Telefon: +49 208 88254-856)
GO ELK
Gewerblich oprierende Elektro-Kleinflotten "GO ELK!"
Im Projekt "GO ELK - gewerblich operierende Elektro-Kleinflotten" untersuchen die Projektpartner E.ON, RWTH Aachen und HRW im Marktsegment der Firmenfahrzeuge der Elektromobilität die gesamte Wertschöpfungskette. Von Seiten der HRW erforschen das Institut für Energiesysteme und Energiewirtschaft, sowie das Wirtschaftsinstitut Nutzungsverhalten, technische Anforderungen und Kundenakzeptanz in gewerblichen Anwendungen.
Im Rahmen der technischen Datenauswertung werden das Nutzer- und Ladeverhalten sowie dessen Rückwirkung auf das Stromnetz durch das Institut „Energiesysteme und Energiewirtschaft“ analysiert. Auf Basis dieser Daten sollen Antworten auf Problemfragestellungen bei der Integration von Elektrofahrzeugen in Unternehmensflotten gefunden werden.
Projektverantwortlicher (HRW):
Prof. Dr.-Ing. Jens Paetzold
Mitarbeiter:
Sven Knipprath
Gebäudeevaluierung
Gebäudeevaluierung und energetische Optimierung des Campusneubaus der Hochschule Ruhr West
Der Neubau des Campus Bottrop der HRW wird in die Kompetenz- und Wissensvermittlung an die Studierenden integriert.
Mit dem Neubau schafft die Hochschule sukzessive ein innovatives und energieeffizientes Lehr- und Lernobjekt, welches den Studierenden als Demonstrationsobjekt und Labor dient.
Dieses „Energy Campus Lab“ soll mit Systemforschungsthemen die Informations- und Forschungsdichte steigern.
Projektverantwortlich:
- Prof. Dr.-Ing. Marcus Rehm
Mitarbeiter:
- Nele Rumler, M.Eng.
- Jürgen Lacombe, M.Sc
Grünschnitt-Briketts
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Grünschnittaufbereitung und Pressvorrichtung, so dass undefinierter holziger Grünschnitt erstmalig in einer mobilen Presse zu Briketts gepresst werden kann. Die Briketts sollen als Brennstoff für Kleinfeuerungsanlagen eingesetzt werden.
Arbeitspakete HRW:
- Brennstoffanalytik des Rohmaterials
- Untersuchung des Pressverhaltens
- Untersuchung des Brennverhaltens
Projektverantwortliche
- Prof. Dr.-Ing. Susanne Staude
Weitere Ansprechpartner
- Tina Steinmetzger, M.Sc.
Gefördert durch
