ESTAWIK-3D – Entwicklung eines stationären Wirbelschichtverfahrens zur dezentralen Verwertung von Klärschlämmen im kleinen Leistungsbereich auf Basis multiphysikalischer 3D-CFD-Methoden

Laufzeit: 2020-2023

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Abwässer von Städten und Kommunen werden üblicherweise zentral gelegenen Kläranlagen zugeführt. Bei der Wasserreinigung fallen Schlämme an, die zur Düngung von landwirtschaftlich genutzten Flächen verwendet werden können. Gemäß der aktualisierten Klärschlammverordnung werden jedoch die reine Einlagerung sowie die Bodenaufbringung spätestens ab dem Jahr 2029 stark eingeschränkt, sodass Rohstoffe wie Phosphor teilweise zurückgewonnen werden müssen. Daher wird in diesem Projekt die Verwertung des Klärschlamms in dezentralen Wirbelschicht-Feuerungsanlangen kleiner Leistung untersucht, um trotz der inhomogenen und variablen Zusammensetzung des Klärschlamms eine ökonomisch und ökologisch nachhaltige Nutzung als alternativen Brennstoff zu ermöglichen. Um die detaillierte Auflösung aller multi-physikalischen Prozesse während der thermochemischen Konversion und Konvektion des stark wasserhaltigen Brennstoffs zu ermöglichen, kommen CFD-, CHT- sowie FEM-Simulation zum Einsatz. Dieser kombinierte Simulationsansatz ermöglicht die Erfassung der thermischen Belastung der Stahlkonstruktion und somit erst eine effektive Beurteilung und Reduktion der resultierenden Spannungen innerhalb des gesamten Wirbelschichtreaktors.


Netz-Stabil: Netzstabilität durch thermische Anlagen und Sektorenkopplung

Laufzeit: 2017-2021

Das Projekt "Netzstabilität mit Wind- und Bioenergie, Speichern und Lasten unter Berücksichtigung einer optimalen Sektorkopplung" (Netz-Stabil) ist ein Forschungsvorhaben im Rahmen des Exzellenzforschungsprogramms des Landes Mecklenburg-Vorpommern gefördert durch Mittel der Europäischen Union. Es wird umgesetzt durch einen Verbund aus Forschern verschiedener Lehrstühle der Universität Rostock, der Universität Greifswald und der Fachhochschule Stralsund. Der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik untersucht im Rahmen des Verbundvorhabens die Potentiale zur Stabilisierung des Elektrischen Netzes unter Nutzung von Kopplungstechnologien mit weiteren Versorgungssektoren, insbesondere der Wärmeversorgung sowie die Erzeugung von regenerativen Kraftstoffen für unterschiedliche Anwendungen. Die Optimale Nutzung regenerative gewonnener elektrischer in anderen Sektoren stellt hierbei einer komplexe Herausforderung dar, die im Zuge des Vorhabens für das Referenzsystem Mecklenburg-Vorpommern exemplarisch untersucht werden soll. 

gefördert durch:


Dynamisches Exergiekonzept für eine effizientere transiente Betriebsweise gekoppelter thermisch-elektrischer Energieversorgungsstrukturen

Laufzeit: 2019-2022

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird beabsichtigt, mit Hilfe von instationären Modellierungs- und Simulationsansätzen eine innovative Methodik zur dynamischen Bilanzierung von Exergieinhalten thermisch-elektrischer Energieversorgungsstrukturen zu entwickeln und ihren Nutzen zu demonstrieren. Die Problemstellung begründet sich durch die mit transienten Betriebsweisen verbundenen Wärmeübergänge und die damit einhergehenden Exergieverluste, die bisher bei der Untersuchung von Energiesystemen nicht berücksichtigt werden. Aufgrund des fortschreitenden Ausbaus von fluktuierend einspeisenden erneuerbaren Energien in das Stromnetz kommt es bei der gekoppelten Bereitstellung von Strom und Wärme zu häufigeren Laständerungen. In der Konsequenz erfolgen dadurch ein höherer Verbrauch von fossilen Energieträgern und höhere Kohlendioxidemissionen im Vergleich zum stationären Betrieb. Als Demonstrationsobjekt für das Konzept soll eine typische Gas- und Dampfturbinenanlage mit Wärmespeicher dienen, wie in sie in großer Zahl sowohl in Deutschland als auch international zur Bereitstellung von thermischer und elektrischer Energie genutzt wird. Durch die Untersuchung von transienten Exergieverlusten lassen sich neue Bewertungsparameter zum Betrieb und zur Dimensionierung von Energieversorgungsstrukturen ableiten. Im ersten Ansatz kann damit für die Auswahl einer geeigneten Erzeugungsanlage die für den tatsächlich auftretenden dynamischen Betrieb optimale Anlage gewählt werden und nicht wie derzeit üblich die für den Nominalbetriebspunkt optimale Anlage, wodurch eine Reduzierung von Emissionen und Energieeinsatz erfolgt. Darüber hinaus soll durch den Einsatz innovativer Regelkonzepte aktiv das Auftreten von transienten Wärmeströmen und damit einhergehender Exergieverluste vermieden werden.

gefördert durch:


Abgeschlossene Projekte

Abgeschlossene Projekte

  • MEmBran - Modellierung von Emissionen und Brennstoffverbrauch beim Manövrieren von Schiffen (BMWi)
     
  • Eta-Up: Steigerung des Gesamtnutzungsgrades und Reduzierung der Reibverluste am mittelschnelllaufenden Dieselmotor (BMWi)
     
  • LEDF-II (Low Emission Dual Fuel - Konzepte) - Innovative Brennverfahrenskonzepte für effiziente und emissionsarme Schiffsdieselmotoren der nächsten Generation (BMWi)
     
  • Mehrfacheinspritzstrategien Optimierung Gemisch/Verbrennung Großdieselmotor (DFG)
     
  • VESTAadd - Entwicklung einer Simulationsmethodik zur Überprüfung und Optimierung verschiedener Anlagenkonzepte für die Anwendung stark fluktuierender Ersatzbrennstoffe (BMWi)
     
  • THERRI: Ermittlung von Kennwerten zur Bewertung thermischen Ermüdungsrisswachstums in Kraftwerken (BMWi)
     
  • VESTAplus - Simulationsgestützte numerische Untersuchungen von Wärmeübergangseffekten in stationären Wirbelschichtanlagen unter Berücksichtigung verschiedener Brennstoff- und Anlagenkonzepte (AiF)
     
  • Wear investigation model for primary and secondary controlled thermal power plants of the Entso-E-grid, VGB PowerTech 362
     
  • Auswirkungen von fluktuierender Windenergieeinspeisung auf das regel- und thermodynamische Betriebsverhalten konventioneller Kraftwerke in Deutschland, Teil II, VGB PowerTech 333
     
  • Auswirkungen von fluktuierender Windenergieeinspeisung auf das regel- und thermodynamische Betriebsverhalten konventioneller Kraftwerke in Deutschland, VGB PowerTech 283
     
  • J.Safarov, Thermodynamische Eigenschaften von Meerwasser, DFG
     
  • S.Herrmann, Schwingdrahtviskosimeter mit integriertem Ein-Senkkörper-Dichtemessverfahren für Untersuchungen an Gasgemischen in größeren Temperatur- und Druckbereichen, DFG
  • R.Bank, Theoretische und experimentelle Untersuchungen von Katalysatorenzur dieselmotorischen Abgasnachbehandlung zur Unterstützung von On-Board-Diagnose-Systemen, Drittmittel
  • M.Epp, MAPRO - Maritime Allianz Profile - Untersuchung des Verbrennungsverhaltens schwerölbetriebener Dieselmotoren am Beispiel eines Einzylinder-Forschungsmotors mit Hilfe laseroptischer Messverfahren mit dem Hintergrund schwankender Kraftstoffqualitäten, BMBF
     
  • M.Reißig, Untersuchungen zum Kaltstartverhalten eines direkteinspritzenden Ottomotors, Drittmittel
  • J.Turnow, Analyse der physikalischen Mechanismen zur Erhöhung des Wärmeübergangs auf Dellenoberflächen, DFG
  • G.Steffen, Berechnungen zum Wärmehaushalt eines wassergekühlten E-Motors, Drittmittel
     
  • M.Walter, N. Kornev, Untersuchung von turbulenten Mischungsvorgängen mit chemischer Reaktion mittels RANS und LES, Haushalt
     
  • N.Kornev, A.Taranov, E.Shukin, ShipLESBMWI
     
  • E.Sixel, CFD Berechnung von Strömung und Verbrennung in der Vorkammer eines Otto-Gas-Motors
     
  • U.Walter, Untersuchung des Wärmehaushalt eines Nassläufer-E-Motors
     
  • A.Schulze, Grundlagenuntersuchungen am Rostocker Ringbrenner
     
  • J. Safarov, Examination of thermal properties of heat transfer substances and the resulting optimization of concepts of technical installations, ASE 1073355, Alexander von Humboldt Stiftung
     
  • C.Janssen, Thermodynamische Modellrechnung zur Simulation der verbrennungsmotorischen Prozesse und der Schadstoffbildung, Drittmittel
     
  • N.Chindaprasert, Two-Zone Combustion Model in Spark Ignition Engine, Drittmittel
     
  • S.Jahnke & V. Zhdanov & M.Walter, Untersuchung von Mischungsvorgängen in Strahlmischern mit der Grobstruktursimulation unter Berücksichtigung von Wärmeübertragung und chemischer Reaktion, DFG-SPP 1141
     
  • H.Kröger & D.Wendig, Flammenrückschlag durch verbrennungsinduziertes Wirbelaufplatzen in freien Wirbelröhren, DFG
     
  • F.Gottelt,Kraftwerksbetrieb bei Einspeisung von Windparks, Drittmittel
     
  • D.Buttig, Untersuchung zur Diffusion von Gasen und Dämpfen in einer Loschmidt-Zelle mittels holografischer Interferometrie, DFG
     
  • D.Webersinke, Optimierung der Kühlung elektronischer Baugruppen, Drittmittel