Abgeschlossene Projekte

Hier finden Sie eine Auswahl der abgeschlossenen Projekte des Lehrstuhls.

WESpe - Wissenschaftliche Forschung zu Windwasserstoff-Energiespeichern

Laufzeit: 01.12.2013 - 31.12.2017

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

  • Projektbeschreibung

    Wie lässt sich überschüssige Windenergie im energiewirtschaftlichen Maßstab als Wasserstoff zwischenspeichern? Dieser Frage gehen Forscher im Projekt WESpe auf den Grund. An dem vom BMWi mit rund 4 Mill. Euro geförderten Projekt sind 5 Forschungspartner beteiligt. Die Konsortialführung liegt beim Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU.

    Die Forschungspartner betrachten alle Komponenten des Gesamtsystems, von der Elektrolysetechnologie, gekoppelt mit fluktuierenden erneuerbaren Energien, über die Untergrundgasspeicherung bis zur Gasnetzanbindung aus technischer und ökonomischer Sicht. Fragen zur Akzeptanz und Kommunikation dieser Technologie in der Öffentlichkeit werden ebenfalls untersucht.

    Die folgende Übersicht zeigt die Projektpartner mit Ihren Forschungsschwerpunkten.

    Ein wichtiger Teil des Projektes ist die Optimierung der technischen Komponenten von Wind-Wasserstoff-Systemen. Ziel ist die längere Dauerhaltbarkeit bei besserer Leistung. Erstmals werden auch die Technologien der PEM-Elektrolyse und der alkalischen Elektrolyse nebeneinander in einem Projekt untersucht.

    Der Schwerpunkt des Wasserstoff- und Speicherforschungszentrums am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU liegt in der Erprobung und Weiterentwicklung der alkalischen Druckelektrolyse. Hier spielt insbesondere das dynamische Betriebsverhalten bei der direkten Kopplung mit fluktuierenden Erneuerbaren Energiequellen (Wind, PV) eine wesentliche Rolle.

    Für die Elektrolyseanlage mit allen Nebenkomponenten wurde ein detailliertes Simulationsmodell aufgebaut, das in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern für eine Gesamtsimulation verschiedener Wind-Wasserstoffpfade mit realen Eingangs- und Ausgangsdaten verwendet wird. Im rechten Bild sind beispielhaft verschiedene Pfade mit Untergrund-Kavernen-Speicherung für Wasserstoff dargestellt. Auf Basis dieser Simulationen ist eine technische und anschließend wirtschaftliche Bewertung dieser Pfade möglich.

    Kontakt:

    Dr. rer. nat. Ulrich Fischer, Leiter Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum

    Dipl.-Ing. André Voigt, Akademischer Mitarbeiter

Heliothermic Energy Studies (CSP) Educational Consortium for Integration and Sustainability within the Agro-industry

Laufzeit: 01.01.2014 - 28.02.2015

Fördermittelgeber: EU

  • Projektbeschreibung

     

    Das Projekt beschreibt eine Forschungsinitiative im Bereich der nachhaltigen Energieproduktion mittels der CSP Technologie und deren Anwendungen innerhalb der Agrarindustrie in Brasilien, bei welchen die Prozesswärme im Temperaturbereich über 300 °C benötigt wird.

    Partner:

    • ­Solar-Institut Jülich
    • ­Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
    • ­Industrial Solar GmbH, Freiburg
    • ­Staatliche Universität São Paulo (UNESP), Fakultät für Agrarwissenschaften
    • ­Universität von São Paulo (USP), STEAG Energy Services do Brasil
    • Solinova Technological Innovation and Enterprise LTD

Entwicklung eines Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität bestehender Dampfkraftwerke

Laufzeit: 01.12.2013 – 31.07.2016

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

  • Projektbeschreibung

    Im Rahmen des Gesamtvorhabens - "Entwicklung eines Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität bestehender Dampfkraftwerke" - befasste sich das Teilprojekt der BTU Cottbus - Senftenberg mit der experimentellen und theoretischen Untersuchung der elektrisch gestützten Zündung und der Charakterisierung des Verbrennungsverhaltens von Trockenbraunkohle (TBK). In Grundlagenuntersuchungen wurde zunächst die Zündfähigkeit - von TBK-Staub - beurteilt und die theoretischen Einflussgrößen auf das Zündverhalten diskutiert.

    Mit dem untersuchten Plasmazündsystem konnte nachgewiesen werden, dass ein TBK-Staubbrenner zuverlässig gestartet werden kann. Gegenüber herkömmlichen Zündsystemen zeichnet sich die Plasmazündung durch eine reduzierte Zündenergie aus. Der benötigte gestiegene Anteil am konstruktiven Engineering trägt zur sicheren Funktion des Staubbrennersystems bei.

    Die Einflussgrößen auf die Verbrennungsstabilität und das Emissionsverhalten wurden mittels optischer Verfahren, Prüfung von Flammenstabilitätskennzahlen, Emissionsanalysen und Analysen der Strömungsverhältnisse ermittelt und quantifiziert. Mit den gewonnenen Erkenntnissen zum Verbrennungsverhalten kann die Beurteilung der Betriebsbedingungen der Brennkammer verbessert werden und gezielt eine Steuerung des Verbrennungsprozesses erreicht werden.

    Mit dem neuen Konzept des Lichtbogensystems ist ein weiteres Verfahren zur elektrischen Zündung entwickelt worden. Wesentliches Ergebnis der Neuentwicklung ist eine Lanzenkonstruktion des Lichtbogensystems, welches in kompakter Bauform die Zündenergie dem Brenner bereitstellt und ohne umfangreiche Medienversorgung für den Kraftwerkeinsatz ausgelegt ist.

    Die Auswirkungen des TBK-Stützfeuersystems gegenüber der konventionellen Variante auf die Verfügbarkeit wurden im letzten Arbeitspaket untersucht. Dabei wurden ebenfalls Aspekte der Instandhaltungsdauer und -aufwendungen betrachtet.

    Partner:

    • Vattenfall Europe Generation AG, Cottbus
    • Hochschule Zittau/Görlitz
    • TU Hamburg-Harburg

Verbundvorhaben „Software-Tool zur Einsatzplanung von integrierten Speicherkomponenten für industrielle und kommunale KWK-Systeme“

Laufzeit: 01.12.2013 – 31.12.2014

Fördermittelgeber:

  • ILB Investitions- und Landesbank Brandenburg, Potsdam
  • ZAB Zukunftsagentur Brandenburg, Cottbus
  • Projektbeschreibung

    Kraftwerke müssen möglichst immer in Betrieb sein, um rentabel zu sein. Deshalb gibt es keinen Freiraum, um verschiedene Strategien der Instandhaltung, der Befeuerung im Dampfkessel oder der Verfügbarkeit auf Plausibilität zu prüfen.

    Partner: IBAR Systemtechnik GmbH, Cottbus

Druckaufgeladene Dampfwirbelschicht-Trocknung von Braunkohlen - Grundlagenuntersuchungen und verfahrenstechnische Optimierung

Laufzeit: 2002-2016 (3 Projektphasen)

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft

  • Projektbeschreibung

    Im Jahr 2002 wurde  am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik die weltweit erste Anlage zur Druckaufgeladenen Dampfwirbelschicht-Trocknung von Braunkohlen (DDWT) im Technikumsmaßstab errichtet.

    Die Erarbeitung der Grundlagen für eine Druckaufgeladene Trocknung und Einbindung in das Blockkonzept wurde im der 1. Phase gelegt. Dabei wurde der verfahrenstechnische Nachweis der Funktionsfähigkeit und der Vorteile der druckaufgeladenen Trocknung gegenüber dem nicht druckaufgeladenen Wirbelschichttrocknungsverfahren gezeigt.

    Aufbauend auf den Ergebnissen aus der Pilotanlage wurde im Anschluss eine großtechnische Versuchsanlage entwickelt und die Integration in Kraftwerke mit und ohne CO2-Abscheidungstechnologien untersucht (Phase 2).

    In der dritten Projektphase erfolgte die Optimierung der Komponenten (z.B. der Messmethoden zur Bewertung des Wirbelschichtzustandes) auf Basis weiterführender Grundlagenforschung zum Wärme- und Stoffübergang in der Wirbelschicht.

    Anlagenparameter
    Wirbelschicht-Grundfläche0,15 m²
    Anlagenhöhe12,0 m
    Systemdruck1,2 ... 6,5 bar
    Druck Heizemdium (Sattdampf)2 ... 16 bar
    Rohfeinkohle
    Durchsatz250 ... 500 kg/h
    Wassergehalt50 ... 60 %
    Kornspektrum0 ... 6 mm
    Trockenbraunkohle
    Durchsatz120 ... 250 kg/h
    Ziel-Wassergehalt10 ... 15 %
    möglicher Wassergehalt5 ... 35 %

    Partner:

    • ­ALSTOM Carbon Capture GmbH
    • ­MIBRAG Mitteldeutsche Braunkohlen Gesellschaft mbH
    • EMIS Electrics GmbH
    • Vattenfall Europe Mining & Generation
    • Babcock Borsig Steinmüller GmbH
    • CEBra e.V. Cottbus

Wärme aus einheimischer Biomasse

Laufzeit: 01.10.2011 - 31.12.2014

Fördermittelgeber: Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)

Link: Link zu einer externen Seite http://www.projekt-biomasse.de

  • Projektbeschreibung

    Das Projekt „Wärme aus einheimischer Biomasse“ fördert die energetische Nutzung von Biomasse.

    Gemeinsam mit dem Projektpartner wurden Untersuchungen angestellt, wie das vorhandene biogene Rohstoffpotential in der Region Spree-Neiße Bober energetisch in Kleinfeuerungsanlagen genutzt werden kann. Dazu wurden diverse Rohstoffe analysiert, Brennstoffe konzipiert und in Verbrennungsversuchen bewertet. Die Verwertungsmöglichkeiten der anfallenden Asche, sowie die durch die Reststoffnutzung entstehenden neuen Wertschöpfungsketten, hauptsächlich in Land- und Forstwirtschaft, wurden ebenso betrachtet.

    Im Rahmen des Projektes wurden in der Heizperiode 2012/2013 an drei Kesselstandorten die in der Pellet-Fabrik Chlebowo industriell hergestellten Biomischpellets verwendet. Zur Charakterisierung der Biomischpellets wurden an der BTU Cottbus – Senftenberg die Brennstoffanalyse, Untersuchung des Ascheschmelzverhaltens, Bestimmung vom Heiz- und Brennwert sowie die Aschevollanalyse durchgeführt.

    Zu den drei Kesselstandorten gehören:

    • Die Fachoberschule in Sława (Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych w Sławie), an der ein 80 kW-Heizkessel für Biomischpellets in einem Feldversuch über 2 Heizperioden getestet wurde.
    • Heizkessel für Biomischpellets in dem Spreeauenhof (Dissen), der das Storcheninformationszentrum beherbergt.
    • Die Staatliche Fachhochschule Sulechów (Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Sulechowie), an dem ein 80 kW-Biomassekessel in Betrieb genommen wurde.

     Partner: Staatliche Fachhochschule in Sulechow