Verbundvorhaben: Innovative Beladesysteme für schlanke Speicher (InnoBeS)
Motivation
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.
Ziel des Verbundvorhabens
In Hinblick auf die vorstehend beschriebene Situation werden 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.
Förderung



FKZ:
ZF4746701ST9
ZF4147603ST9
Teilprojekt
Entwicklung und Test von Beladesystemen - Simulation und Experimente
Teilprojekt
Herr M. Viertel
Harald Liebers Behälter-Apparatebau GmbH
Tel.: 0371 52345-174
Projektablauf
und -inhalte
Folgende Projektphasen wurden geplant:
  • 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
Links & Vorarbeiten & Literatur
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
Ergebnisse und Veröffentlichungen
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

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