Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2004

Zugl.: Diss. / Literaturverz. S. 143 - 150. Nebent.: Lastmanagement bei regenerativer Energie.

Die Untersuchungen zur Nutzung der Solarenergie werden für die klimatischen Bedingungen von Vietnam durchgeführt. Um das Problem der Elektroenergieversorgung in Vietnam zu verringern und um speziell den Lebensstandard in den ländlichen Gebieten zu erhöhen, werden Anstrengungen unternommen, um Anwendungen der Solarenergie zu entwickeln. Es wäre erstrebenswert, wenn ein komplettes Solartechniksystem zur Hausversorgung zur Verfügung stehen würde. Der Konzipierung und Auslegung der Solartechnik wird ein sog. Referenzhaus zugrunde gelegt, das hinsichtlich seiner Bauweise und Größe typisch für die ländlichen Gegenden in Mittel- und Südvietnam ist. Der Gesamtenergiebedarf orientiert sich an der Lebensweise und der Anzahl der Hausbewohner. Erforderlich ist die Bereitstellung von Warmwasser am Tage sowie von Kälte, die für Frischhaltung von Nahrungsmitteln auch nachts erzeugt werden kann. Dies wird als solares Warmwasser- und Kälteerzeugungssystem bezeichnet. Für die Überwindung von Höhenunterschieden bei der Wasserförderung wird ein solarer Stirlingmotor als Pumpenantrieb in Betracht gezogen. Zur Warmwasserbereitung sollen geeignete Solarkollektoren verwendet werden. Zur Kälteerzeugung scheint sich ein Adsorptionskälteaggregat vorteilhaft in das Gesamtsystem einzuordnen.

Zielstellung des Forschungsprojekts ist es, halm- und stengelförmige biogene Brennstoffe so zu einer handlings- und verkaufsfähigen Form mit hoher Energiedichte aufzubereiten, die für Verbrennungsanlagen kleinerer Leistung geeignet ist und gegenüber bisher verwendeten Brennstofformen, z.B. Häcksel, eine wesentliche Verbesserung des Abbrand-, Emissions- und Ascheverhaltens erreicht wird. Ein Funktionsmuster zur kontinuierlichen Aufbereitung von hochverdichteten, abriebfesten und formstabilen Briketts ist zu erstellen. In Kopplung mit Verbrennungsuntersuchungen werden die spezifischen Anforderungen an die Briketts abgeleitet und der Verfahrensablauf für die Aufbereitung optimiert. Bei der Erstellung eines Konzeptes für ein Demonstrationsobjekt für die zukünftige Verwertung von Biomassebriketts bildet die Wirtschaftlichkeit einen besonderen Schwerpunkt. Die Arbeiten zur Entwicklung des Brikettierverfahrens zeigen, daß eine Herstellung von stabilen Briketts aus Stroh oder Heu ohne zusätzliche Bindemittel möglich ist. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen konnten die erforderlichen Verfahrensparameter ermittelt werden. Um dauerhaft haltbare Briketts gleichbleibender Qualität herzustellen, muß das zu verarbeitende Halmgut unzerkleinert und mit einem Feuchtegehalt von 12 bis 15 % vorliegen. In der Verformung der unzerkleinerten Halme sowohl in Längsrichtung als auch in der Ebene des Stengelquerschnitts ist die Ursache für den Bindemechanismus in den Briketts zu finden. Unter Einwirkung von Preßdrücken von 100 bis 160 MPa liegt die Dichte der hergestellten Briketts je nach Gutart, bei 0,8 bis 1,2 g/cm3. Der Abriebanteil der Briketts, ermittelt nach ASAE S.269.4, liegt bei max. 5%. Ein Funktionsmuster zur Brikettierung (Brikettpresse mit vorgeschalteter Strangformungsstufe) für 25-mm - Briketts wurde konstruiert, gebaut und getestet. Mittels Elementar-, Immediat-, Chlor- und Schwermetallanalyse wurden die Eigenschaften für zehn verschiedene biogene Brennstoffe, vorwiegend Halmgüter (Getreide- und Rapsstroh, Wiesenheu, Miscanthus) charakterisiert. Die Abbranduntersuchungen der Briketts im Vergleich zum Häcksel zeigen, daß die Reaktionsphasen der Flüchtigenverbrennung und des Restkoksabbrandes gleichzeitig ablaufen. Eine wesentliche Verlängerung der Abbrandzeit ist zu verzeichnen, die mit zunehmender Brikettgröße und -dichte noch steigt. Während der gesamten Brennzeit werden die Schadstoffe gleichmäßig freigesetzt. Durch längere Verweilzeiten der Briketts im Reaktor wird der Kohlenstoffanteil des Brennstoffs vollständiger oxidiert, was sich in den wesentlich geringeren CO-Emissionen im Vergleich zum Häcksel widerspiegelt. Im Vergleich mit der TA Luft liegen die CO- und SO2-Emissionen der Biomassebriketts durchgängig unter den Grenzwerten. Durch eine luftgestufte Verfahrensführung (60% Primärluft, 40% Sekundärluft) ist es möglich, die NOx-Werte ebenfalls unter den Grenzwert der TA Luft abzusenken. Fallstudien zu möglichen Demonstrationsvorhaben belegen, daß eine wirtschaftliche Lösung für das Brikettieren in Verbindung mit einer energetischen Nutzung in kleinen Anlagen erreichbar ist. Die Leistung der Brikettieranlage bestimmt deutlich deren Wirtschaftlichkeit. Dabei muß eine Tagesproduktion von 8 bis 10 t erreicht werden (250 Betriebstage im Jahr). Gegenüber dem Funktionsmuster muß jedoch eine Vergrößerung des Brikettdurchmessers erfolgen.

Die Untersuchungen zur Nutzung der Solarenergie werden für die klimatischen Bedingungen von Vietnam durchgeführt. Um das Problem der Elektroenergieversorgung in Vietnam zu verringern und um speziell den Lebensstandard in den ländlichen Gebieten zu erhöhen, werden Anstrengungen unternommen, um Anwendungen der Solarenergie zu entwickeln. Es wäre erstrebenswert, wenn ein komplettes Solartechniksystem zur Hausversorgung zur Verfügung stehen würde. Der Konzipierung und Auslegung der Solartechnik wird ein sog. Referenzhaus zugrunde gelegt, das hinsichtlich seiner Bauweise und Größe typisch für die ländlichen Gegenden in Mittel- und Südvietnam ist. Der Gesamtenergiebedarf orientiert sich an der Lebensweise und der Anzahl der Hausbewohner. Erforderlich ist die Bereitstellung von Warmwasser am Tage sowie von Kälte, die für Frischhaltung von Nahrungsmitteln auch nachts erzeugt werden kann. Dies wird als solares Warmwasser- und Kälteerzeugungssystem bezeichnet. Für die Überwindung von Höhenunterschieden bei der Wasserförderung wird ein solarer Stirlingmotor als Pumpenantrieb in Betracht gezogen. Zur Warmwasserbereitung sollen geeignete Solarkollektoren verwendet werden. Zur Kälteerzeugung scheint sich ein Adsorptionskälteaggregat vorteilhaft in das Gesamtsystem einzuordnen.

Zielstellung des Forschungsprojekts ist es, halm- und stengelförmige biogene Brennstoffe so zu einer handlings- und verkaufsfähigen Form mit hoher Energiedichte aufzubereiten, die für Verbrennungsanlagen kleinerer Leistung geeignet ist und gegenüber bisher verwendeten Brennstofformen, z.B. Häcksel, eine wesentliche Verbesserung des Abbrand-, Emissions- und Ascheverhaltens erreicht wird. Ein Funktionsmuster zur kontinuierlichen Aufbereitung von hochverdichteten, abriebfesten und formstabilen Briketts ist zu erstellen. In Kopplung mit Verbrennungsuntersuchungen werden die spezifischen Anforderungen an die Briketts abgeleitet und der Verfahrensablauf für die Aufbereitung optimiert. Bei der Erstellung eines Konzeptes für ein Demonstrationsobjekt für die zukünftige Verwertung von Biomassebriketts bildet die Wirtschaftlichkeit einen besonderen Schwerpunkt. Die Arbeiten zur Entwicklung des Brikettierverfahrens zeigen, daß eine Herstellung von stabilen Briketts aus Stroh oder Heu ohne zusätzliche Bindemittel möglich ist. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen konnten die erforderlichen Verfahrensparameter ermittelt werden. Um dauerhaft haltbare Briketts gleichbleibender Qualität herzustellen, muß das zu verarbeitende Halmgut unzerkleinert und mit einem Feuchtegehalt von 12 bis 15 % vorliegen. In der Verformung der unzerkleinerten Halme sowohl in Längsrichtung als auch in der Ebene des Stengelquerschnitts ist die Ursache für den Bindemechanismus in den Briketts zu finden. Unter Einwirkung von Preßdrücken von 100 bis 160 MPa liegt die Dichte der hergestellten Briketts je nach Gutart, bei 0,8 bis 1,2 g/cm3. Der Abriebanteil der Briketts, ermittelt nach ASAE S.269.4, liegt bei max. 5%. Ein Funktionsmuster zur Brikettierung (Brikettpresse mit vorgeschalteter Strangformungsstufe) für 25-mm - Briketts wurde konstruiert, gebaut und getestet. Mittels Elementar-, Immediat-, Chlor- und Schwermetallanalyse wurden die Eigenschaften für zehn verschiedene biogene Brennstoffe, vorwiegend Halmgüter (Getreide- und Rapsstroh, Wiesenheu, Miscanthus) charakterisiert. Die Abbranduntersuchungen der Briketts im Vergleich zum Häcksel zeigen, daß die Reaktionsphasen der Flüchtigenverbrennung und des Restkoksabbrandes gleichzeitig ablaufen. Eine wesentliche Verlängerung der Abbrandzeit ist zu verzeichnen, die mit zunehmender Brikettgröße und -dichte noch steigt. Während der gesamten Brennzeit werden die Schadstoffe gleichmäßig freigesetzt. Durch längere Verweilzeiten der Briketts im Reaktor wird der Kohlenstoffanteil des Brennstoffs vollständiger oxidiert, was sich in den wesentlich geringeren CO-Emissionen im Vergleich zum Häcksel widerspiegelt. Im Vergleich mit der TA Luft liegen die CO- und SO2-Emissionen der Biomassebriketts durchgängig unter den Grenzwerten. Durch eine luftgestufte Verfahrensführung (60% Primärluft, 40% Sekundärluft) ist es möglich, die NOx-Werte ebenfalls unter den Grenzwert der TA Luft abzusenken. Fallstudien zu möglichen Demonstrationsvorhaben belegen, daß eine wirtschaftliche Lösung für das Brikettieren in Verbindung mit einer energetischen Nutzung in kleinen Anlagen erreichbar ist. Die Leistung der Brikettieranlage bestimmt deutlich deren Wirtschaftlichkeit. Dabei muß eine Tagesproduktion von 8 bis 10 t erreicht werden (250 Betriebstage im Jahr). Gegenüber dem Funktionsmuster muß jedoch eine Vergrößerung des Brikettdurchmessers erfolgen.

Inhalt: Integrale Planung thermisch aktiver Flächen – Fehlerpotential und Lösungsvorschläge aus der Sicht des Technischen Gebäudeausrüsters Salzsanierung an Bauteilen in Beispielen Wärmeschutz im Spannungsfeld zwischen Errichter und Nutzer von Gebäuden Feuchteschäden bei ausgebauten Dachgeschossen, EnEV 2002 – Die Energieeinsparverordnung tritt in Kraft! Was nun ? Planungsfehler bei Fußbodenkonstruktionen anhand von Schadensfällen aus der Sicht des Sachverständigen Heizen mit der Sonne – Zur Integration thermischer Solaranlagen in Großprojekten Bauen mit Glas – auf dem Wege zum Licht

Inhalt: Integrale Planung thermisch aktiver Flächen – Fehlerpotential und Lösungsvorschläge aus der Sicht des Technischen Gebäudeausrüsters Salzsanierung an Bauteilen in Beispielen Wärmeschutz im Spannungsfeld zwischen Errichter und Nutzer von Gebäuden Feuchteschäden bei ausgebauten Dachgeschossen, EnEV 2002 – Die Energieeinsparverordnung tritt in Kraft! Was nun ? Planungsfehler bei Fußbodenkonstruktionen anhand von Schadensfällen aus der Sicht des Sachverständigen Heizen mit der Sonne – Zur Integration thermischer Solaranlagen in Großprojekten Bauen mit Glas – auf dem Wege zum Licht

These are the abstracts of the oral presentations of the 6th PhD conference held on 10. June 2022 in Freiberg.