BTU auf einen Blick
Fakultät 3
Fachgebiet Thermische Energietechnik Univ.-Prof. Dr. Lars Röntzsch

Abgeschlossene Projekte

Hier finden Sie eine Auswahl abgeschlossener Forschungsprojekte.

Interreg VA
  • Langtitel: Energiespeicher der Zukunft in der Region Spree-Neiße-Bober
  • Fördermittelgeber: Kooperationsprogramm Interreg VA Brandenburg-Polen 2014-2020 (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung)
  • Laufzeit: 01.01.2020 – 31.03.2023
  • Projektpartner:
    • CEBra – Centrum für Energietechnologie Brandenburg e.V., Cottbus
    • Universität Zielona Góra, Polen
    • Stadt Zielona Góra, Polen
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Univ.-Prof. Dr. Lars Röntzsch
    • Dipl.-Ing. Steffen Swat
  • Zusammenfassung:
    Durch das Interreg VA-Programm wird ein Förderprojekt  zum grenzüberschreitenden Wissenstransfer im Bereich der Energiespeichertechnologien und der Energieeffizienz gefördert. Im Rahmen des deutsch-polnischen EU-Förderprojektes arbeiten die Partner: CEBra – Centrum für Energietechnologie Brandenburg e.V., die BTU Cottbus-Senftenberg, die Universität Zielona Góra und die Stadt Zielona Góra eng zusammen. Die Kooperation der Wissenschaftspartner im Interreg VA-Projekt wird auf die Erweiterung der Ausbildungsangebote und den Wissenstransfer im Bereich der Energiespeichertechnologien und der Energieeffizienz konzentriert. Konkret geht es um die Realisierung völlig neuer, vertiefender, thematische Ausbildungsangebote (mehrtägig) auf der Grundlage der zusätzlichen Erweiterung der Ausbildungskapazitäten. In das Programm integriert ist die wechselseitige Durchführung von qualifizierten zielgruppenorientierten mehrtägigen Fachveranstaltungen in Cottbus und Zielona Góra/Nowy Kisielin. Durch die vereinbarte Arbeitsteilung/Spezialisierung zwischen beiden Hochschulen kann jede Seite ihre Stärken in die Partnerschaft einbringen. Auf diese Weise ist es möglich, vertieft Fachwissen zu vermitteln. CEBra e.V. und BTU konzentrieren sich auf das Thema elektrische und chemische Speicherung und stellen hierfür Ihre Ausbildungskapazitäten einschließlich der neuen Ausbildungsplätze für die polnischen Partner zur Verfügung. Das neue Projekt dient der Intensivierung des grenzüberschreitenden Wissenstransfers als Grundlage einer anwendungsorientierten und wissensbasierten Wertschöpfung in der Region. Das Projekt befördert die Entwicklung einer gemeinsamen europäischen Ausbildungs- und Forschungslandschaft und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Region im europäischen Maßstab.
StaGruV–EwiK
  • Langtitel: Standortgebundene Grundlagenermittlung und Vorplanung zum Pilotvorhaben "Energiewende im Kleinen"
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) / Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)
  • Laufzeit: 01.05.2021 – 30.06.2022
  • Projektpartner:
    • Rolls-Royce Solutions GmbH
    • CEBra - Centrum für Energietechnologie Brandenburg GmbH
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Univ.-Prof. Dr. Lars Röntzsch
    • Gisse Alvarado Huanay, M.Sc.
  • Zusammenfassung:
    Die Energiewende soll im Kleinen durch sektorübergreifende Microgrids als Ersatz bzw. Ergänzung zentraler Großkraftwerke und zur dezentralen Herstellung von Kraftstoffen demonstriert und das Zusammenspiel erneuerbarer Energien, Energiespeicher, dezentraler Wasserstoff-Verstromungsanlagen und Power-to-X-Anlagen abgebildet werden. Dies beinhaltet die Einbindung einer Power-to-Liquid-Anlage zur Nutzung regional erzeugten Stroms aus erneuerbaren Energien für die dezentrale E-Fuel-Herstellung. Dadurch wird eine sektorübergreifende, CO2-neutrale Energieversorgung forciert. Insbesondere wird die klimaneutrale Versorgung mit Treibstoffen für nicht oder schwer elektrifizierbare Anwendungen im Verkehrssektor wie beispielsweise dem Schiffs- und Luftverkehr demonstriert und die Nutzung dieser regenerativen Kraftstoffe (E-Fuels) sowohl in Testständen (Erprobung von Flugzeugtriebwerken bei Rolls-Royce in Dahlewitz, Schiffsmotoren bei MTU Friedrichshafen), Feldsystemen als auch labortechnisch untersucht. Dieses Projekt stellt einen ersten Schritt zur Verwirklichung der Vision einer dezentralen Kraftstoffproduktion gekoppelt mit einem dezentralen wasserstoffbasierten Energiesystem dar. Das Vorhaben ebnet den Weg für die Schlüsseltechnologie zur Erzeugung von E-Fuels aus regenerativer Energie, es ermöglicht die Transformation und den Ausbau vorhandener Industriestandorte mit industriepolitischer Perspektive für die Region. Eine detaillierte Standortanalyse soll in der ersten Projektphase durchgeführt werden. Des Weiteren erfolgt die Erstellung eines technologischen Feinkonzeptes / Vorplanung für eine DEMO-Anlage und deren Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
H2-Flex
  • Langtitel: Demonstration einer großmaßstäblichen flexiblen Wasserstoffproduktion aus erneuerbarer Energie
  • BTU-Teilprojekt: Flexibilisierung der Chlor-Alkali-Elektrolyse-Erfahrungstransfer von der flexiblen alkalischen Wasserelektrolyse mit Modellierung des flexiblen EE-gekoppelten CAEL-Lastbetriebes
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • Laufzeit: 01.09.2018 – 31.12.2021
  • Projektpartner:
    • Nouryon Industrial Chemicals GmbH sowie Akzo Nobel Industrial Chemicals GmbH
    • Universität Leipzig
    • Envia Mitteldeutsche Energie AG
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dr.-Ing. Alexander Lisk
    • Krunalkumar Thummar, M.Sc.
  • Zusammenfassung:
    Das übergeordnete Ziel des Projekt ist die Demonstration einer großmaßstäblichen flexiblen („grünen“) Wasserstoffproduktion (bis zu 3.000 Nm³/h) durch Elektrolyse aus erneuerbarer Energie in Ostdeutschland. Flexibler Betrieb wird die Kosten der „grünen“ Wasserstoffproduktion senken, denn er reduziert die durchschnittlichen Stromkosten und generiert zusätzliche Einnahmen aus dem Regelenergiemarkt. Das Projekt konzentriert sich auf Wasserstoff, der aus der Chlor-Alkali-Elektrolyse (kurz:CAEL) gewonnen wird. Die Ergebnisse können jedoch auf künftige Anlagen für alkalische Wasserelektrolyse übertragen werden. Im Teilvorhaben der BTU wird ein physikalisches Modell der Chlor-Alkali-Elektrolyse (CAEL) mit dem Simulationstool Matlab Simulink erstellt. Dieses Modell wird mit verschiedenen Input-Datenbanken erneuerbarer Energiequellen verknüpft, um den dynamischen Betrieb der CAEL in verschiedenen Betriebsmodi und in der Regelenergiebereitstellung zu simulieren. Das Ziel dieser Simulationen ist die Festlegung von Flexibilitätsparametern (Leistungsgradienten, min./max. Leistung, Stromeinspeisungsprofile usw.), die für den dynamischen Betrieb notwendig sind. Die Definition dieser Flexibilitätsparameter erfolgt in enger Rückkopplung zu den Erfordernissen aus dem ökonomischen Modell (Welche Parameter sind für ökonomisch vorteilhafte Betriebsstrategien sinnvoll?) und dem Abgleich mit den technischen Möglichkeiten der CAEL (Welche Parameter lassen sich tatsächlich technisch realisieren?). Ein weiteres Ziel besteht darin, mit der Anwendung des physikalischen Simulationsmodells mit Parametern aus dem realen technischen Betrieb die flexible Betriebsweise der CAEL zu optimieren.
AEL3D
  • Langtitel: Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserelektrolyse
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.07.2017 – 31.12.2021
  • Projektpartner:
    • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Institutsteil Dresden
    • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Ulm
    • Technischen Universität Berlin
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dr.-Ing. Alexander Lisk
    • Nikolaos P. Sakkas, M.Sc.
    • Frank Gillung, M.Sc.
  • Zusammenfassung:
    Im Mittelpunkt der Forschungen steht die Weiterentwicklung der alkalischen Elektrolyse als eine der wichtigen Technologien für die großtechnische Erzeugung von Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen (sogenannter „grüner Wasserstoff“). Hier fokussiert das Projekt auf eine außerordentlich wichtige Langzeit-Energiespeichertechnologie. Im Verbundvorhaben sollen neuartige poröse, dreidimensionale Elektrodenmaterialien entwickelt und anwendungsbezogen charakterisiert werden. Diese sollen zudem auf ihre Eignung als hocheffiziente Elektrodenwerkstoffe und somit als eine der Schlüsselkomponenten für die alkalische Elektrolyse untersucht werden. Neben der Erforschung der elektrokatalytischen und strömungstechnischen Eigenschaften wird auch die Entwicklung innovativer, durchströmbarer Elektrodenformen und Zellarchitekturen einbezogen. Auf diese Weise werden die effektiven Stromdichten bei gezielter Gasabfuhr und niedrigen Überspannungen deutlich erhöht. Im Ergebnis kann „grüner Wasserstoff“ billiger und effizienter aus regenerativem Strom hergestellt werden.
KONRAD
  • Langtitel: Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.09.2016 – 31.12.2021
  • Projektpartner:
    • Vattenfall Europe Generation AG
    • RWE Power AG
    • Kraftanlagen München GmbH
    • ALSTOM Boiler Deutschland GmbH
    • Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH
    • TÜV Süd Industrie Service GmbH
    • ASCORi GmbH & Co. KG
    • CheMin GmbH
    • Allianz Risk Consulting GmbH
    • RECOM Services GmbH
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dr.-Ing. Alexander Lisk
    • Dr.-Ing. Matthias Klatt
    • Christian Katzer
  • Zusammenfassung:
    Im Rahmen des Projektes sollen die Auswirkungen der veränderten lastflexiblen Betriebsweise auf die Teilsysteme und Kraftwerkskomponenten für kohlegefeuerte Kraftwerks-Bestandsanlagen sowie das Gesamtkraftwerk vertieft und systematisiert untersucht werden. Die Untersuchungen im geplanten Vorhaben richten sich auf das Verbrennungssystem, die beheizten Kesselbauteile (Feuerraum, Heizflächen) sowie die unbeheizten Bauteile des Wasser-Dampf-Systems und sollen unter Einbeziehung kohlegefeuerter Bestands-Partnerkraftwerke erfolgen.
AEL-MALFE
  • Langtitel: Alkalische Elektrolyse - Membranelektrolyse mit anionenleitfähigem Festelektrolyt
  • Fördermittelgeber: Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) und das Ministerium für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg
  • Laufzeit: 01.01.2017 – 31.12.2020
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dr.-Ing. Alexander Lisk
    • Dipl.-Ing. André Voigt
  • Zusammenfassung:
    Wasserstoff übernimmt als Energiespeicher eine immer größer werdende Rolle im Bereich der Energieversorgung. Die Elektrolysetechnologie dient hierbei als Möglichkeit Überschüsse elektrischen Stromes aus regenerativen Energiequellen effizient und in großtechnischem Maßstab zu speichern. Diese Option gewinnt auch im Energieland Brandenburg immer mehr an Bedeutung. Das Ziel des Forschungsprojektes MALFE ist die Weiterentwicklung und der Aufbau eines technologisch innovativen Zellkonzeptes für die alkalische Wasserelektrolyse auf der Basis einer anionenleitfähigen Membran als Festelektrolyt. Bei diesem Konzept entfällt der Elektrolytkreislauf. Gleichzeitig wird bei dieser Technologie intrinsisch die Gasqualität der Produktgase verbessert, was wiederum den erforderlichen Aufwand für die Gasreinigung gegenüber der konventionellen Technologie minimiert. Das neuartige Zellkonzept soll an einem Prototyp im Labormaßstab getestet werden. Mit den Forschungsergebnissen werden die wissenschaftlichen und anwendungsnahen Grundlagen für die Entwicklung technisch verbesserter Elektrolyseure für die Herstellung von Wasserstoff gelegt.
WindNODE
  • Langtitel: Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.12.2016 – 30.11.2020
  • Zusammenfassung:
    WindNODE steht für die effiziente Integration von großen erneuerbaren Erzeugungs-kapazitäten, Stromnetzen und Nutzern auf Basis digitaler Vernetzung. Das Projekt soll für ein breites Publikum Schaufenster der Energiewende der Region werden.
Großbatterien
  • Langtitel: Systemdienstleistungen und Energiespeicherung mittels Großbatterien zur Stabilisierung von Netzen mit hohen EE- Anteilen – Konzeption und Demonstration
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • Laufzeit: 01.03.2013 – 30.06.2018
  • Projektpartner:
    • Energiequelle GmbH
    • 50Hertz Transmission GmbH
  • Projektverantwortlicher an der BTU:
    • Dipl.-Ing. Perco Krüger
  • Zusammenfassung:
    Untersuchungen eines Li-Ion-Batteriespeichers in Feldheim; ca. 10 MW Leistung; ca. 10 MWh gespeicherte Energiemenge; Inbetriebnahme des Speichers 2015
Modulentwicklung Power-to-Heat
  • Langtitel: Modulentwicklung eines Software-Tools für die Einsatzplanung und Steuerung von Power-to-Heat-Anlagen zur effizienten Nutzung überschüssiger, ansonsten nicht nutzbarer Erneuerbarer Energie
  • Fördermittelgeber: ILB Investitionsbank des Landes Brandenburg (ProFIT Brandenburg-Programm)
  • Laufzeit: 01.05.2016 – 30.04.2018
  • Projektpartner:
    • IBAR Systemtechnik GmbH, Cottbus
  • Projektverantwortlicher an der BTU:
    • Dipl.-Ing. (FH) Joachim Posselt
    • Nikolaos Panagiotis Sakkas, M.Sc.
    • Krunalkumar Thummar, M.Sc.
  • Zusammenfassung:
    Im Projekt liegt der Entwicklungsschwerpunkt auf der Formulierung von Algorithmen und Modellen zur optimalen Einsatzplanung und Steuerung von Power-to-Heat-Anlagensystemen zur effizienten Nutzung überschüssiger, ansonsten nicht nutzbarer Erneuerbarer Energien. Mit dem wird ein weiterer modularer Baustein geschaffen, um die Power-to-Heat-Technologie als Wertschöpfungsoption im Bereich der Energieversorgung nutzen zu können. Das Software-Tool ermöglicht die optimierte Einsatzplanung und Steuerung von PtH-Anlagen als integralem Bestandteil eines weitgehend digitalisierten Energieversorgungssystems. Das neue Tool erfasst alle Einsatzmöglichkeiten von PtH-Anlagen und ermöglicht eine innovative, komplexe sowie effiziente Entscheidungsfindung bei der Einsatzplanung und Steuerung durch eine umfassende automatisierte Datennutzung. Das Tool kann als dezentrales Energiemanagementsystem, das über eine genaue Datenbasis relevanter externer Prozesse in Echtzeit verfügt, verstanden werden.
Mess-Sensorik am H2-Forschungszentrum
  • Langtitel: Erweiterung der elektrochemischen und Sensormesstechnik am Wasserstoff-Forschungszentrum
  • Fördermittelgeber: Richtlinie Forschungsinfrastruktur - InfraFEI Geräteinvestitionen (EFRE)
  • Laufzeit: 01.10.2016 – 31.03.2018
  • Projektverantwortlicher an der BTU:
    • Dipl.-Ing. Daniel Tannert
    • Dipl.-Ing. (FH) Christian Ziems
  • Zusammenfassung:
    • Projektteil „Elektrochemische Messtechnik zur Untersuchung neuer Elektrodenmaterialien“:
      Eine der wichtigsten Komponenten eines Elektrolyseurs, die für einen hohen Wirkungsgrad sowie eine hohe Energiedichte und damit für geringe Wasserstoff-Erzeugungspreise verantwortlich sind, sind die Elektroden. Für die Erhöhung des Elektrolyse-Wirkungsgrades werden neue Elektrodenbeschichtungen und -materialien an den Elektrolyseanlagen im Wasserstoffforschungszentrum getestet. Zur Vorevaluation neuer Materialien sind dazu elektrochemische Messungen zu Überspannungen, der Stromdichte und Degradation an Einzelelektroden dringend erforderlich. Für einen effektiven Probendurchsatz soll für diese Messungen ein neuer Labor-Messaufbau erstellt werden. Der Messaufbau besteht aus einem Potentiostaten/Galvanostaten sowie den angeschlossenen elektrochemischen Messzellen, an der die Überspannung der zu untersuchenden Arbeitselektrode gegenüber einer Referenzelektrode gemessen wird. Neben diesen galvanostatischen Messungen können mit dem Messaufbau auch dynamische Messungen mit ansteigenden oder zyklischem Spannungsverlauf (Linear potential sweep, Cyclovoltammetry) ausgeführt werden, die Informationen über das dynamische Verhalten der Elektroden liefern. Mit der weiterhin bestehenden Möglichkeit der elektrochemischen Impedanzspektroskopie am Messplatz können wichtige Informationen zu den Zeitkonstanten der an der elektrochemischen Reaktion beteiligten Transportprozesse gewonnen werden. Insgesamt trägt der Messplatz damit zu einer qualitativ und quantitativ deutlich besseren Vor-Evaluation neuer Elektrodenmaterialien für die alkalische Elektrolyse bei.
    • Projektteil „Erweiterte Sensormesstechnik am 60-bar-Forschungselektrolyseur“:
      Die Erweiterung der Sensormesstechnik umfasst zum einen die Volumenstrommessung für Gase und Flüssigkeiten und zum anderen die qualitative Erfassung der Produktgaszusammensetzung sowie die Systemeinbindung der Sensoren. Mittels der exakten Quantifizierung der Produktgase können weitere Erkenntnisse zu Gasverlusten in der Elektrolyseanlage sowie zu Shuntströmen in den Elektrolysezellen gewonnen werden. Dieses bildet die Grundlage für die energetische Optimierung des Elektrolysesystems. Die Quantifizierung von Flüssigkeitsvolumenströmen, insbesondere des Laugendurchsatzes, ermöglicht die Bestimmung der Aufteilung des Laugenstromes auf Kathoden- und Anodenseite. Dies erlaubt Rückschlüsse auf den Druckverlust in der jeweiligen Elektrolysehalbzelle sowie auf das Strömungsverhalten zu ziehen, durch das die Überspannungen in der Elektrolysezelle maßgeblich beeinflusst werden. Erkenntnisse über die Charakteristik der Elektrolytströmung sind elementar für die weitere energetische Optimierung und die Verbesserung des Stackdesigns sowie für die Modellabbildung der Elektrolysezelle. Die integrierte Temperaturmessung trägt darüber hinaus zur weiteren Verbesserung des Wärmemanagements bei. Die exakte qualitative Erfassung der Produktgaszusammensetzung bietet die Möglichkeit für weitere verfahrenstechnische Untersuchung als Grundlage zur Verbesserung der Betriebsweise von Elektrolyseuren. Durch die Kombination eines präzisen Wasserstoff- und Sauerstoffdurchflussmessers und der Messeinrichtung zur Bestimmung der Art und Menge von Verunreinigungen im jeweiligen Gas kann am Testelektrolyseur die Wirkungsgradmessung des Faradayschen Wirkungsgrades erheblich verbessert werden. Die für den dynamischen und sicheren Betrieb wichtige Messung der Gasreinheit der Produktgase wird ebenfalls deutlich erweitert.
WESpe
  • Langtitel: Wissenschaftliche Forschung zu Windwasserstoff-Energiespeichern
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.12.2013 – 31.12.2017
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dr. rer. nat. Ulrich Fischer
    • Dipl.-Ing. André Voigt
  • Zusammenfassung: Wie lässt sich überschüssige Windenergie im energiewirtschaftlichen Maßstab als Wasserstoff zwischenspeichern? Dieser Frage gehen Forscher im Projekt WESpe auf den Grund. 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. Ein wichtiger Teil des Projektes ist die Optimierung der technischen Komponenten von Wind-Wasserstoff-Systemen. Ziel ist die längere Dauerhaltbarkeit bei besserer Leistung. Der Schwerpunkt des Wasserstoff- und Speicherforschungszentrums 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. Auf Basis dieser Simulationen ist eine technische und anschließend wirtschaftliche Bewertung dieser Pfade möglich.
Wirtschaftliche Optimierung von PV-Kraftwerken
  • Langtitel: Befähigung von PV-Kraftwerken zur Übernahme einer ganzheitlichen Energieversorgung in Kombination mit fossilen Erzeugern und Speichern
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.11.2014 – 31.10.2017
  • Projektpartner:
    • BELECTRIC GmbH, Kolitzheim
    • Adensis GmbH, Dresden
    • GE Energy Power Conversion GmbH, Berlin
    • Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
    • Jurchen Technologie GmbH, Helmstedt
    • MTU Friedrichshafen GmbH
    • Padcon GmbH, Kitzingen
  • Projektverantwortliche an der BTU:
    • Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Mieck
  • Zusammenfassung:
    Ziele des Verbundvorhabens sind:
    • die Entwicklung zukünftiger marktfähiger Photovoltaik-Kraftwerke in Kombination mit anderen Erzeugerarten und als „Hybridkraftwerke“
    • Technologieentwicklungen entsprechend den internationalen Marktbedürfnissen
    • die ganzheitliche Kostenoptimierung der KW in dezentraler, standardisierter und kundenangepasster Bauweise
    • die Anpassung der Fähigkeit von PV-Kraftwerken nach Anforderungen internationaler Netzbetreiber, zur Bereitstellung notwendiger Netzdienstleistungen bis hin zur kompletten Übernahme der Netzführung mit erneuerbaren Energien in lokalen Netzen
    • Das Teilvorhaben der BTU zielt auf die Entwicklung eines Simulationstools für die wirtschaftliche Optimierung von PV-Kraftwerken in hybriden Energieanlagen auf Basis kundenspezifischer Lastprofile. Im Fokus steht die Entwicklung eines Simulationstools für Kombinationen von Photovoltaik (PV) mit Diesel/Gas-Generatoren und Speichern sowie optional die Ergänzung von Wasserkraft und Windenergie. Mittels Simulationen sollen dabei Auslegung und unterschiedliche Energietechnologien in Kombinationen untersucht werden. Das Hybridkraftwerk soll wahlweise auf Kapitalrentabilität oder auf Stromerzeugungskosten optimiert werden können. Gleichzeitig soll ein geeignetes Einstrahlungs- und Photovoltaik-Modulmodell entwickelt werden, das das Verhalten der vom Unternehmen BELECTRIC eingesetzten PV-Module exakter vorhersagen und valide Ertragsprognosen treffen kann.
Stützfeuerung
  • Langtitel: Entwicklung eines Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität bestehender Dampfkraftwerke
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Laufzeit: 01.12.2013 – 31.07.2016
  • Projektpartner:
    • Vattenfall Europe Generation AG, Cottbus
    • Hochschule Zittau/Görlitz
    • TU Hamburg-Harburg
  • Zusammenfassung:
    Im Rahmen des Gesamtvorhabens befasste sich das Teilprojekt der BTU 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.
DDWT
  • Langtitel: Druckaufgeladene Dampfwirbelschicht-Trocknung von Braunkohlen - Grundlagenuntersuchungen und verfahrenstechnische Optimierung
  • Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi)
  • Laufzeit: 2002 – 2016 (drei Projektphasen)
  • Projektpartner:
    • ALSTOM Carbon Capture GmbH
    • MIBRAG Mitteldeutsche Braunkohlen Gesellschaft mbH
    • EMIS Electrics GmbH
    • Vattenfall Europe Mining & Generation
    • Babcock Borsig Steinmüller GmbH
    • CEBra e.V. Cottbus
  • Zusammenfassung:
    Im Jahr 2002 wurde an der BTU 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 %
CSP
  • Langtitel: Heliothermic Energy Studies (CSP) Educational Consortium for Integration and Sustainability within the Agro-Industry
  • Fördermittelgeber: EU
  • Laufzeit: 01.01.2014 – 28.02.2015
  • Projektpartner:
    • 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
  • Zusammenfassung:
    Das Projekt beschreibt eine Forschungsinitiative im Bereich der nachhaltigen Energieproduktion mittels der CSP-Technologie und deren Anwendungen innerhalb der Agrarindustrie in Brasilien, bei denen Prozesswärme im Temperaturbereich über 300 °C benötigt wird.
KWK-Softwaretool
  • Langtitel: Software-Tool zur Einsatzplanung von integrierten Speicherkomponenten für industrielle und kommunale KWK-Systeme
  • Fördermittelgeber:
    • ILB Investitions- und Landesbank Brandenburg, Potsdam
    • ZAB Zukunftsagentur Brandenburg, Cottbus
  • Laufzeit: 01.12.2013 – 31.12.2014
  • Projektpartner:
    • IBAR Systemtechnik GmbH, Cottbus
  • Zusammenfassung:
    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.
Biomasse
  • Langtitel: Wärme aus einheimischer Biomasse
  • Fördermittelgeber: Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)
  • Laufzeit: 01.10.2011 – 31.12.2014
  • Projektpartner:
    • Staatliche Fachhochschule Sulechów, Polen
  • Zusammenfassung:
    Mit dem Projekt wird die energetische Nutzung von Biomasse gefördert. 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 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 zwei Heizperioden getestet wurde; ein Heizkessel für Biomischpellets in dem Spreeauenhof (Dissen), der das Storcheninformationszentrum beherbergt; die Staatliche Fachhochschule Sulechów (Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Sulechowie), an der ein 80-kW-Biomassekessel in Betrieb genommen wurde.