Description and assessment of technology-related concepts aiming at improving the energy conservation in residential buildings. Explanation of the method and discussion of the whole-year simulation results for SOFC micro-CHP systems and Stirling engines in relation with single-family houses of different thermal insulation standards. Benchmark with conventional energy supply systems. Computation of allowable investment costs / Beschreibung und Beurteilung unter technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten zweier technologiebasierter Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Energiebereitstellung im Gebäudesektor. Darstellung der verwendeten Methodik und der Simulationsergebnisse am Beispiel von SOFC-Brennstoffzellen-Heizgeräten und Stirling-Motoren in Relation mit Einfamilienhäusern verschiedener Dämmstandards. Vergleich mit herkömmlichen und etablierten Versorgungstechnologien Berechnung von anlegbaren Investitionskosten.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Auswirkungen ungeregelt und mit konstanter Leistung ins Mittelspannungsnetz einspeisender dezentraler Erzeugungseinheiten, beispielsweise mit Erdgas betriebener Motor-BHKW oder Brennstoffzellen untersucht. Insbesondere werden Lastfluss und Netzverluste in Abhängigkeit von Ort und Höhe der dezentral eingespeisten Leistung ermittelt. Nach Vorstellung anerkannter Bewertungsmethoden und bestehender Versorgungskonzepte werden anhand eines Beispielnetzes verschiedene Szenarien entwickelt und mittels vergleichender Ökobilanz ganzheitlich bewertet. Ziel der Arbeit ist die Ermittlung eines Szenarios mit minimalen Stromwärmeverlusten unter ausschließlichem Einsatz dezentral mit konstanter Leistung einspeisender Erzeugungseinheiten. Dies ist erfüllt, wenn an jedem Knoten im Mittelspannungsnetz exakt die mittlere Jahresleistung eingespeist wird. Die Stromwärmeverluste sind dann um 85 % niedriger als im Ausgangsszenario ohne dezentrale Einspeisung. Nachteilig an diesem Konzept sind die zeitweilige Lastflussumkehr und die verglichen mit konventionellen Großkraftwerken hohen Erzeugungskosten. / This diploma thesis deals with un-controlled mini cogeneration plants in medium voltage grids. The aim of the thesis is to evaluate and to explain the correlation between small decentralized power generation, transportation losses and load-flow inversion. Several scenarios are developed and evaluated via life cycle assessment. In the optimum scenario, transportation losses are 85 % lower compared to the original scenario without decentralized generation. Disadvantages of the optimised scenario are load-flow inversion and relatively high costs.

Vortrag über die Vorteile konstruktionsbegleitender Wärmesimulation direkt durch den Konstrukteur am nativen CAD-System. Die Elinter AG als Spezialist für Wärmesimulationen und Strömungssimulationen empfiehlt FloEFD zusammen mit Pro/ENGINEER Wildfire. Schnelle thermische Bewertung von Konstruktionsvorschlägen und Designvarianten direkt durch den Konstrukteur. Die frühzeitige Wärmesimulation bzw. Strömungssimulation direkt im Desginprozess ist mit minimalem Aufwand möglich. Simulationen mit den nativen CAD Daten direkt und assoziativ in Pro/ENGINEER Wildfire geben den entscheidenden Zeitvorteil und machen thermische Betrachtungen innerhalb weniger Minuten möglich. So können neue Konzepte oder Geräte von Anfang an auf optimale Leistung bei niedrigsten Kosten ausgelegt werden. Teure Überraschungen bei Prototypen oder im Werkzeugbau werden vermieden. Mit frühzeitigen Simulationen bauen Sie ein tiefes Verständnis über Ihr eigenes Produkt auf und sichern den Vorsprung gegenüber von Mitbewerbern. FloEFD ist speziell für die Anforderungen in der frühen Produktentwicklung konzipiert und erlaubt Konstrukteuren schnelle und sichere Aussagen über ihre Konstruktion auch wenn sie sich bisher nicht oder nur sporadisch mit Strömung und Wärme befassen. FloEFD rechnet Wärme, Strahlung, Konvektion, Wärmeleitung, Erwärmung durch elektrischen Strom, Strömung von Gasen und Flüssigkeiten und sogar mechanische Verformungen aufgrund ungleichmässiger Temperaturverteilungen und Druckverteilungen. FloEFD ist vollständig in Pro/ENGINEER Wildfire integriert und verfügt zudem über eine Anbindung an Pro/Mechanica. Mehr Iterationen in kürzerer Zeit bei niedrigeren Kosten. FloEFD/Pro machts möglich. Tryout bei <a href="http://www.elinter.ch">www.elinter.ch</a> oder email an <a href="mailto:sven.klett@elinter.ch">sven.klett@elinter.ch</a>

Erarbeitung methodischer Grundlagen für die wirtschaftliche Gestaltung von Wärmeabnahmestellen und Wärmetransportsystemen zur Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung bei Biogasanlagen in der Landwirtschaft Mit der zu erwartenden Änderung der Einspeisevergütung für Anlagen ab 2007, die stärker an die Wärmenutzung gekoppelt werden soll, wird die Nutzung der Wärme sicher noch attraktiver. Neben Möglichkeiten der Nutzung im eigenen Landwirtschaftsbetrieb gewinnt die Wärmelieferung an fremde Abnehmer mittels Nahwärmenetzen oder mobilen Speichern zunehmend an Bedeutung. Die komplette Nutzung von Kraft und Wärme bedeutet nicht zuletzt auch eine Steigerung der Energieeffizienz und dadurch Verbesserungen beim Klimaschutz durch Reduzierung von Schadstoffemissionen. Mit dem Betrieb einer Biogasanlage wird der Landwirt nicht nur zum Energieerzeuger, sondern er profitiert zusätzlich von Vorteilen wie z. B. - der Gewinnung hochwertiger Energie aus Gülle und Nachwachsenden Rohstoffen, - der Verringerung der Geruchsintensität von Gülle, - der Verringerung der Ätzwirkung von Gülle, - der Verminderung der Methan- und Ammoniakbelastung in der Luft, - der Verbesserung der Pflanzenverträglichkeit und - der Homogenisierung der Gülle. Der erste Teil des Projektes befasst sich mit der Ermittlung des vorhandenen Wärmebedarfspotenzials am Fallbeispiel MIKU Oberseifersdorf. Darauf aufbauend werden Gestaltungsmöglichkeiten für eine optimale Wärmeversorgungskonzeption aufgezeigt.

Description and assessment of technology-related concepts aiming at improving the energy conservation in residential buildings. Explanation of the method and discussion of the whole-year simulation results for SOFC micro-CHP systems and Stirling engines in relation with single-family houses of different thermal insulation standards. Benchmark with conventional energy supply systems. Computation of allowable investment costs / Beschreibung und Beurteilung unter technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten zweier technologiebasierter Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Energiebereitstellung im Gebäudesektor. Darstellung der verwendeten Methodik und der Simulationsergebnisse am Beispiel von SOFC-Brennstoffzellen-Heizgeräten und Stirling-Motoren in Relation mit Einfamilienhäusern verschiedener Dämmstandards. Vergleich mit herkömmlichen und etablierten Versorgungstechnologien Berechnung von anlegbaren Investitionskosten.

Simulation zur Beschleunigung der Produktentwicklung

Vortrag über die Vorteile konstruktionsbegleitender Wärmesimulation direkt durch den Konstrukteur am nativen CAD-System. Die Elinter AG als Spezialist für Wärmesimulationen und Strömungssimulationen empfiehlt FloEFD zusammen mit Pro/ENGINEER Wildfire. Schnelle thermische Bewertung von Konstruktionsvorschlägen und Designvarianten direkt durch den Konstrukteur. Die frühzeitige Wärmesimulation bzw. Strömungssimulation direkt im Desginprozess ist mit minimalem Aufwand möglich. Simulationen mit den nativen CAD Daten direkt und assoziativ in Pro/ENGINEER Wildfire geben den entscheidenden Zeitvorteil und machen thermische Betrachtungen innerhalb weniger Minuten möglich. So können neue Konzepte oder Geräte von Anfang an auf optimale Leistung bei niedrigsten Kosten ausgelegt werden. Teure Überraschungen bei Prototypen oder im Werkzeugbau werden vermieden. Mit frühzeitigen Simulationen bauen Sie ein tiefes Verständnis über Ihr eigenes Produkt auf und sichern den Vorsprung gegenüber von Mitbewerbern. FloEFD ist speziell für die Anforderungen in der frühen Produktentwicklung konzipiert und erlaubt Konstrukteuren schnelle und sichere Aussagen über ihre Konstruktion auch wenn sie sich bisher nicht oder nur sporadisch mit Strömung und Wärme befassen. FloEFD rechnet Wärme, Strahlung, Konvektion, Wärmeleitung, Erwärmung durch elektrischen Strom, Strömung von Gasen und Flüssigkeiten und sogar mechanische Verformungen aufgrund ungleichmässiger Temperaturverteilungen und Druckverteilungen. FloEFD ist vollständig in Pro/ENGINEER Wildfire integriert und verfügt zudem über eine Anbindung an Pro/Mechanica. Mehr Iterationen in kürzerer Zeit bei niedrigeren Kosten. FloEFD/Pro machts möglich. Tryout bei <a href="http://www.elinter.ch">www.elinter.ch</a> oder email an <a href="mailto:sven.klett@elinter.ch">sven.klett@elinter.ch</a>

The accomplished case studies focus on the influence of land-use on the distributions of latent heat-fluxes and cloud-water. The numerical case studies were performed with the threedimensional non-hydrostatic Mesoscale-Model GESIMA for different land-use distributions applying always the same initial conditions of a cloudy day in spring with a geostrophic wind of 8 m/s from the west. The cloud-water distributions at different times and at different levels, their temporal development, the daily sums of the domain-averaged latent heat-fluxes and cloud-water mixing ratios were investigated. Even simple initial conditions (no orography, stable atmosphere) and simple pattern in the land-use distributions emphasize that the influence of surface heterogeneity on meteorological processes cannot be neglected. As shown in this case study, land-use distribution influences the distribution and the amount of cloud-water as weil as the latent heat-flux. On the whole, all these processes are very complex and non-linear. / Die durchgeführten Sensitivitätsstudien konzentrieren sich auf den Einfluß der Landnutzungsverteilung auf die Flüsse latenter Wärme und das Wolkenwasser. Die numerischen Untersuchungen wurden mit dem dreidimensionalen nicht-hydrostatischen Mesoskalen-Modell GESIMA für verschiedene Landnutzungsmuster unter immer den gleichen meteorologischen Anfangsbedingungen für einen bewölkten Frühlingstag mit einem geostrophischen Wind von 8 m/s durchgeführt. Die Wolkenwasserverteilung zu bestimmten Zeiten und in bestimmten Niveaus, die zeitliche Entwicklung der Wolkenwasserverteilung, die Tagessummen der Gebietsmittelwerte der Flüsse latenter Wärme und des Wolkenwassers werden untersucht. Auch einfache Randbedingungen (keine Orographie, stabile, atmosphärische Bedingungen) und einfache Landnutzungsverteilungsmuster machen deutlich, daß der Einfluß der Heterogenität der Unterlage auf meteorologische Prozesse nicht zu vernachlässigen ist. Sie kann entscheidend die Verteilungen der Flüsse latenter Wärme und des Wolkenwassers beeinflussen. Die damit verbundenen Prozesse sind äußerst komplex und nicht linear.

Erarbeitung methodischer Grundlagen für die wirtschaftliche Gestaltung von Wärmeabnahmestellen und Wärmetransportsystemen zur Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung bei Biogasanlagen in der Landwirtschaft Mit der zu erwartenden Änderung der Einspeisevergütung für Anlagen ab 2007, die stärker an die Wärmenutzung gekoppelt werden soll, wird die Nutzung der Wärme sicher noch attraktiver. Neben Möglichkeiten der Nutzung im eigenen Landwirtschaftsbetrieb gewinnt die Wärmelieferung an fremde Abnehmer mittels Nahwärmenetzen oder mobilen Speichern zunehmend an Bedeutung. Die komplette Nutzung von Kraft und Wärme bedeutet nicht zuletzt auch eine Steigerung der Energieeffizienz und dadurch Verbesserungen beim Klimaschutz durch Reduzierung von Schadstoffemissionen. Mit dem Betrieb einer Biogasanlage wird der Landwirt nicht nur zum Energieerzeuger, sondern er profitiert zusätzlich von Vorteilen wie z. B. - der Gewinnung hochwertiger Energie aus Gülle und Nachwachsenden Rohstoffen, - der Verringerung der Geruchsintensität von Gülle, - der Verringerung der Ätzwirkung von Gülle, - der Verminderung der Methan- und Ammoniakbelastung in der Luft, - der Verbesserung der Pflanzenverträglichkeit und - der Homogenisierung der Gülle. Der erste Teil des Projektes befasst sich mit der Ermittlung des vorhandenen Wärmebedarfspotenzials am Fallbeispiel MIKU Oberseifersdorf. Darauf aufbauend werden Gestaltungsmöglichkeiten für eine optimale Wärmeversorgungskonzeption aufgezeigt.

Die energetische Nutzung von Biomasse ist ein wichtiger Beitrag zur Reduktion der CO2- Emissionen. Wärmeerzeugung und gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung sind dafür die effektivsten Technologien. Dabei spielt die Erzeugung und Nutzung von Brenngasen aus Biomasse eine große Rolle. Die inzwischen weit verbreitete biologische Gaserzeugung produziert sogenanntes Biogas. Die Forschung konzentriert sich hierbei derzeit unter anderem auf Grundlagen für die Optimierung der Betriebsführung. Aber auch mit thermochemischen Verfahren („Vergasung“) wird Brenngas erzeugt. Einer der Forschungsschwerpunkte dabei ist die angemessene Reinigung des Gases von Teeren und Stäuben. Die Brenngase können dann in herkömmlichen, wenn auch angepassten Verbrennungsmotoren im Zusammenhang mit Generatoren zur Stromerzeugung genutzt werden oder nach einem weiteren Umwandlungsschritt als Erdgasersatz Verwendung finden. / The utilisation of biomass as an energy supply is an important contribution to the reduction of greenhouse emissions. Heat supplies and combined heat and power generation are the most effective technologies from an energetic point of view. In most cases, conversion of solid biomass to a gaseous fuel is an important technological step. Gas generation by biological processes (“biogas”) has been increasing rapidly in recent times. Research in this field is concentrated on improving and automating process operation. Gaseous fuel from biomass can also be generated by thermochemical processes (“gasification”). Research is here focussed on the cleaning of tars and dusts from the gas, for example. The gaseous fuels can then be used in adapted internal combustion engines in combination with electricity generators.