News

Molekulardynamische Simulation für verbesserte Keimbildung in PCM

20. April 2021

Im Rahmen des Projektes Minakrip wird systematisch die Wirkung von Fremdkeimen in mikroverkapselten und emulgierten Phasenwechselmaterialien (PCM) untersucht. Molekulardynamische Simulation ist dabei ein wichtiges Werkzeug, um einen Einblick in die Abläufe auf atomarer Ebene während des Kristallisierens zu erhalten. Zur visuellen Beurteilung der Kristallisation kommt darüber hinaus Polarisationsmikroskopie zum Einsatz.

Molekulardynamik ist eine Methode zur Simulation und Analyse physikalischer Bewegungen von Atomen und Molekülen. Bereits in den 1950er Jahren entwickelt kommt sie, dank der seither stetig gewachsenen verfügbaren Rechenleistung, heutzutage in vielen Forschungsgebieten zur Anwendung.

Das ZAE Bayern und sein Projektpartner, das Fraunhofer ISE, nutzen sie nun, um Einblick in den Keimbildungsprozess in PCM zu erhalten. Die Keimbildung zu verstehen ist der Schlüssel, um in Latentwärmespeichern Unterkühlung zu verhindern, bei der die Speichermaterialien unter ihre Schmelztemperatur abgekühlt werden können, ohne zu kristallisieren. Bisher verhindert unter anderem dieser Effekt die breite Anwendung von Latentwärmespeichern. Durch gezielten Einsatz von Fremdkeimen kann er allerdings verhindert und so die Verbreitung dieses Speichertyps vorangebracht werden.


ZAE Bayern, Bio_WAP

Halbe Brennstoffmenge, gleiche Wärme

12. April 2021

Wie kann der Wärmebedarf von Gebäuden günstig, erneuerbar und versorgungssicher gedeckt werden? Wie lassen sich dabei die Stromnetze entlasten und knappe Holzbrennstoffe sparen? Im BMWi-geförderten Projekt „BioWap“ (FKZ 03KB127) haben das ZAE Bayern und der Kesselhersteller HDG Bavaria ein neuartiges, mit Biomasse gefeuertes Wärmepumpen-Heiz- und Kühlsystem entwickelt, das die Hälfte des Brennstoffs einspart.

Das am ZAE entwickelte und getestete System wurde als ökonomisch und ökologisch sinnvolle Heizeinheit mit einer thermischen Nennleistung von etwa 100 kW konzipiert. Durch die Option, damit ganzjährig Kälte für Klimatisierung oder industrielle Anwendungen bereitzustellen, wachsen möglicher Einsatzbereich und Jahresnutzungsgrad.

Die direkte Kopplung von Verbrennung und Absorptionswärmepumpe (Arbeitsstoffpaar: Wasser und wässrige Lithiumbromidlösung) erlaubt die Nutzung einer Umweltwärmequelle mit niedriger Temperatur. Der Wärmepumpenprozess verdoppelt dabei die Effizienz des Kessels im Vergleich zu herkömmlichen Modellen, die anfallenden Emissionen schrumpfen entsprechend um bis zu 50 %. Der Strombedarf des Systems liegt bei maximal 2 % der Nutzenergie. Diese Sparsamkeit macht es nahezu unempfindlich gegenüber der Volatilität erneuerbarer Stromerzeuger wie Windkraft oder Photovoltaik. Außerdem belastet das mit Biomasse gefeuerte Wärmepumpensystem das Stromnetz deutlich weniger als konventionelle Varianten.

Ein wichtiges Ziel des Projektes war es, die Anlage so zu konzipieren, dass sie mit in der Biomassekesselherstellung üblichen Fertigungsschritten produziert werden kann. Das ermöglicht eine preisgünstige Herstellung und eröffnet so zahlreiche Anwendungen in Wohn- und Betriebsgebäuden, speziell im Hinblick auf den weltweit wachsenden Kühlbedarf.

Im Projekt wurde nachgewiesen, dass ein solches System günstig gefertigt und stabil betrieben werden kann. Die Ergebnisse der Labormessungen decken sich sehr gut mit den im Vorfeld simulativ ermittelten Werten. Erste Prognosen zur Wirtschaftlichkeit in Grundlastanwendungen bescheinigen dem Konzept Marktnähe. Die Projektpartner HDG Bavaria und ZAE Bayern analysieren nun weitere Schritte, um Feldtestanlagen zu Demonstrationszwecken zu ermöglichen.


ZAE Bayern, Arzberg

Batteriespeicher im Smart-Grid: zellulärer Ansatz schafft Netzstabilität

29. März 2021

Wie im realen Stromnetz das ganz Große und das ganz Kleine ineinandergreifen, war Inhalt des Projekts C/sells. Am Testzentrum des ZAE Bayern in Arzberg wurden Fortschritte beim Verständnis elementarer Systembausteine wie Batteriezellen erzielt und erstmals demonstriert, wie mit ihrer Hilfe per Smart-Meter-Gateway-Infrastruktur das Übertragungsnetz stabilisiert werden kann.

Nach vier Jahren endete Anfang 2021 das Projekt C/sells, Teil des Forschungsprogramms SINTEG. Darin wurde erprobt, wie die verschiedenen Ebenen und Regionen unseres Energiesystems besser auf eine Art und Weise zusammenarbeiten können, die seiner Struktur entspricht: zellulär, partizipativ und vielfältig.

Wenn in Zukunft das Stromnetz nicht mehr nur durch wenige Großkraftwerke, sondern durch Millionen dezentraler Erzeuger versorgt wird, steigt die Zahl der Akteure darin drastisch an. Um deren reibungslose Zusammenarbeit zu ermöglichen, wurden in C/sells standardisierte Werkzeuge und Infrastruktur entwickelt und in Demonstratoren umgesetzt. Eine von 35 dieser Demonstrationszellen ist das Testzentrum des ZAE in Arzberg. Seit 2015 wird dort erforscht, wie Speicher die Integration von Photovoltaik in das Niederspannungsnetz unterstützen können.

Als nächster Schritt wurde im Dezember 2020 der Abruf flexibler Leistung auf höchster Ebene, in den Übertragungsnetzen, erprobt. Der Versuchsaufbau folgte dem Leitgedanken des Projekts: Autonome Zellen stabilisieren koordiniert ein Gesamtsystem. Über die neue Smart-Meter-Gateway-Infrastruktur und die Flexibilitätsplattform der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. wurde erfolgreich durch den Netzbetreiber TenneT Leistung abgerufen und durch das Testzentrum bereitgestellt.

Die notwendige Flexibilität liefern in Arzberg Redox-Flow-Batterien. Bei dieser noch relativ jungen Technologie dient ein flüssiger Elektrolyt zur Speicherung elektrischer Energie. Bei der Erforschung der temperaturabhängigen Performance derselben kamen die klimatischen Bedingungen in Arzberg den Forschenden sehr entgegen: Die knackigen Winter im Fichtelgebirge bescherten ihnen ein breites Spektrum an Betriebstemperaturen. Ein Modell, das auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse solche Batteriezellen simuliert, wurde letzte Woche auf der Konferenz IRES 21 vorgestellt. Es soll künftig dabei helfen, Prognosen für den Batterieeinsatz zu verbessern. Denn obwohl die Wirkung einer einzelnen Zelle in Arzberg überschaubar ist, wird das zukünftige Gesamtsystem von einer riesigen Zahl solcher dezentralen Bausteine abhängen; seine Stabilität davon, wie planbar deren Einsatz ist.


Wolkenbewegungsproblem in der Photovoltaik

Ultraschneller Kurzzeitspeicher für effizientere Photovoltaik

22. März 2021

Unter der Koordination des ZAE Bayern startete am 1.12.2020 das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte 2,6 Mio. Projekt ”Entwicklung eines netzdienlichen Photovoltaik-Speicher-Systems unter Einsatz von Ultrakondensatoren (NetPVStore)“.

Viel PV-Strom ist gut – aber wie lassen sich schnelle Leistungsfluktuationen nachhaltig in den Griff bekommen? Die vor allem durch Wolkenbewegung hervorgerufenen Fluktuationen der solaren Einstrahlung sind unvermeidlich. Sie stellen aber für die Photovoltaik ein Problem dar, da sie einerseits die Leistungselektronik und evtl. vorhandene Langzeitspeicher, wie Batterien, belasten und andererseits die Netzstabilität negativ beeinflussen. Zur Lösung des Problems können ultraschnelle Kurzzeitspeicher, sogenannte Ultrakondensatoren helfen.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Wandler-Speicher-Einheit, bestehend aus Photovoltaik (PV)-Modulen Kurzzeitspeichern und Elektronik, die Leistungs-schwankungen von PV-Anlagen im Bereich von Sekunden bis Minuten deutlich glätten und somit erneuerbare Energien in netzdienlicher Qualität bereitstellen soll.

Der Clou ist die Kombination von Photovoltaikmodulen mit speziell angepassten Ultrakondensatoren mit einer ausgeklügelten Regelelektronik. Nach einer dreijährigen Entwicklungs- und Optimierungsphase auf Laborebene soll das neue System bereits in einer Demonstrationsanlage im Netz installiert und in einer einjährigen Monitoringphase unter Realbedingungen bewertet werden. Das interdisziplinäre Projektteam setzt sich aus Wissenschaftlern und Ingenieuren der beteiligten Forschungseinrichtungen, ZAE Bayern und Institut für leistungselektronische Systeme ELSYS (TH Nürnberg) sowie Partnern aus der Industrie und Energiewirtschaft, wie SUNSET Energietechnik, DHG Engineering, Skeleton Technologies und ÜZ Mainfranken zusammen.


Leben mit der Energiewende TV ZAE-Bayern-Dr-Hauer

Dr. Andreas Hauer im Interview zu Energiespeichern

22. März 2021

Im Rahmen der Onlinekonferenz Energy Storage Systems 2021 hat ZAE-Vorstandsvorsitzender Dr. Andreas Hauer dem Youtube-Kanal Leben mit der Energiewende TV ein ausführliches Interview zur Bedeutung und dem künftigen Einsatz von Stromspeichern gegeben.

Link zum Interview (YouTube): www.youtu.be/B4u6H7Bu2n8


Apparatur

Anwendungsorientierte Materialcharakterisierung für thermochemische Energiespeicher

15. März 2021

Im BMWi-geförderten Forschungsprojekt AMThES suchen Fraunhofer ISE und ZAE Bayern nach geeigneten Sorptionsprozessen für die thermische Energiespeicherung im Gebäude- und Industriebereich.

Die Speicherkapazität thermochemischer Energiespeicher hängt von den Betriebsbedingungen ab, bei denen sie eingesetzt werden. Unter Anwendungsbedingungen wird oft eine deutlich geringere Energiespeicherdichte erzielt, als die anhand von Gleichgewichtsmessungen theoretisch ermittelte.

Im Projekt AMThES werden daher Sorptionsprozesse identifiziert, die sich für die thermische Energiespeicherung im Gebäude- und Industriebereich eignen. Dazu müssen die verwendeten Materialen die technischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung – Speicherkapazität, Lade- und Entladeleistung und Zyklenstabilität – über die zu erwartende Zyklenzahl erfüllen. Außerdem muss ein damit konstruierter Speicher wirtschaftlich zu betreiben sein.

Im Mittelpunkt dieser Suche steht die Charakterisierung von Sorptionsmaterialien unter Anwendungsbedingungen – ein Feld, in dem die Kooperationspartner langjährige experimentelle Kompetenz mitbringen. Ziel ist es, sowohl ungeeignete Paarungen von Speichermaterial und Anwendung zu identifizieren und auszuschließen als auch aussichtsreiche Kombinationen in Zusammenarbeit mit der Industrie zu einer Demonstrationsanlage oder bis zur Marktreife weiterzuentwickeln.


PEM-Apparatur

Weniger Iridium, mehr Wasserstoff

08. März 2021

Die Dekarbonisierung unseres Energiesystems erfordert einen massiven Ausbau der Kapazitäten zur Erzeugung von grünem Wasserstoff. Ein Problem dabei: Iridium, das in Elektrolyseuren als Katalysator dient, ist selten und teuer.

Das ZAE Bayern entwickelt im Kopernikus-Projekt P2X, zusammen mit Partnern aus Industrie und Forschung, PEM-Elektrolyseure mit drastisch verringertem Iridiumgehalt und hoher Leistungsdichte – ein entscheidender Schritt in Richtung Produktion auf der Gigawatt-Skala. Die Ergebnisse von Langzeittests über 3.700 Stunden in industriellen Stacks zeigen eine gute und stabile Performance.


ETA-Apparatur

Entwicklung eines modularen Thermomanagements
für Maschinen zur wässrigen Bauteilreinigung

01. März 2021

In der metallverarbeitenden Industrie dienen Bauteilreinigungsmaschinen dazu, nach spanenden Bearbeitungsschritten Kühlschmierstoffe und Materialrückstände zu entfernen. Da dieser Vorgang meist mit großen thermischen Energieverlusten einhergeht, hat das ZAE ein nachrüstbares, modulares Thermomanagement für solche Geräte entwickelt.

Herzstück des Systems ist eine mit dem umweltfreundlichen Kältemittel Propan betriebene Wärmepumpe, die Abwärme hauptsächlich aus dem Trocknungsprozess der Bauteilreinigungsmaschine zurückgewinnt, um damit die genutzten Reinigungsbäder zu beheizen. So werden in der Anlage, je nach Chargengröße und Verschmutzung, bis zu 24 kWh Strom pro Stunde eingespart. Bei 5.000 Betriebsstunden pro Jahr bedeutet das eine Einsparung von 120.000 kWh. Das zugehörige Forschungsprojekt EtaimBestand wird durch das BMWi gefördert.


Bohrung - Erprobung von CO2-Erdwärmesonden

Erprobung von CO2-Erdwärmesonden in Garching

Anfang Februar wurde die Forschungsausstattung des Bereichs ES um eine 99 m tiefe Bohrung erweitert. Mit ihrer Hilfe werden CO2-Erdwärmesonden erprobt, die wartungsfrei und ohne Hilfsenergie arbeiten.
So sollen künftig Systeme zur Schnee- und Eisfreihaltung durch diese vollständig regenerative Technologie netzunabhängig und klimaneutral werden. Auf der gleichen Basis wurde bereits eine erdwärmebetriebene Weichenheizung konzipiert und zur Marktreife entwickelt. Darüber hinaus finden sich interessante Anwendungen in der Heizungstechnik. Das zugehörige Forschungsprojekt GERDI wird durch das BMWi gefördert.


Bayerischer Ingenieurpreis 2021 für den Neubau der Umweltstation Würzburg

Bayerischer Ingenieurpreis 2021 für den Neubau der Umweltstation Würzburg

15. Januar 2021

Für herausragende, kreative und innovative Ingenieurleistungen wurden am 15. Januar 2021 drei Preise vergeben. Das Planungsteam um das Ingenieurbüro Tragraum (Nürnberg) wurde mit dem Platz 2 für den Neubau der Umweltstation ausgezeichnet.

Das ZAE Bayern in Würzburg wirkte bei der Planungs- und Bauphase im Rahmen des von der DBU geförderten Projekts „Mehraufwand für innovative Ansätze zum klima- und ressourcenschonenden Bauen bei der Umweltstation der Stadt Würzburg (KlimResBau)“ mit.

Für die siebenköpfige Jury unter dem Vorsitz von Dipl.-Ing. Univ. Helmut Schütz, Amtschef im Bayerischen Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr, standen bei der Beurteilung der eingereichten Projekte die Kriterien Innovation, Nachhaltigkeit, technische Kreativität, Wirtschaftlichkeit und das interdisziplinäre, partnerschaftliche Arbeiten im Mittelpunkt.

Als erstes öffentliches Gebäude in Bayern wurde die Umweltstation der Stadt Würzburg aus Recycling-Beton mit einem hinsichtlich des CO2-Äquivalentes optimierten Zementes (CEM III) errichtet. 650 m³ Beton wurden verbaut – zu 74 Prozent sind darin Inhaltsstoffe enthalten, die aus einer nahegelegenen, rückgebauten Autobahnbrücke stammen.

In der Umweltstation kommt ein innovatives Eisspeichersystem zum Einsatz. Das Eisspeicherheizungssystem besteht aus einer Wärmepumpe als zentrales Element, welche einen Solarabsorber oder einen Wasser-/Eisspeicher als Wärmequelle nutzen kann um damit die Umweltstation energieeffizient zu heizen. Das im Winter beim Heizen als „Nebenprodukt“ entstandene Eis im Eisspeichertank wird im Sommer zum Kühlen über einen Wärmetauscher verwendet. Das Eisspeichersystem wird mit einem vom ZAE Bayern maßgeschneiderten Monitoring-System überwacht und im laufenden Betrieb optimiert. Die Messdaten werden automatisch von der Umweltstation an das ZAE Bayern übertragen, dort ausgewertet und visualisiert.

Ergänzend wurde eine umfangreiche Lebenszyklusanalyse durchgeführt um aufzuzeigen, wie hoch die Umweltbelastung in den unterschiedlichen Lebensphasen Bau, Betrieb und Rückbau ist und wie man durch umweltgerechte Materialien und intelligente Energiekonzepte die Belastung möglichst gering hält. Aktuelle Monitoringdaten unter:

  • https://www.zae-bayern.de/forschung/eob-uws-plots

  • Foto, ZAE Bayern Eingangsbereich

    Innovation Leben AWARD 2020

    Seit 1. März 2020 lief die Bewerbungsphasen für den INNOVATION LEBEN AWARD und das ZAE Bayern in Würzburg war von Anfang an dabei. Unter den eingegangenen Bewerbungen konnte das ZAE mit seinem Innovationsprojekt "Vakuumisolationspaneelen (VIP) als Superisolationen zur Verbesserung der Energieeffizienz" überzeugen und zählen zu den Top 25 Bewerbern.

    Das Projekt wurde in der Kategorie "Technologieinnovation", im Bereich "Neue Werkstoffe" nominiert. Verschaffen Sie sich einen kurzen Einblick über die Innovationen und Forschungstätigkeit am ZAE Bayern.
    Link auf YouTube https://youtu.be/1sMdobrjPH0


    Global Excellence Award 2020 der Energy and Environment Foundation für Dr. Andreas Hauer

    Global Excellence Award 2020 der Energy and Environment Foundation für Dr. Andreas Hauer

    17. Dezember 2020

    Die indische Energy and Environment Foundation ist eine NGO mit der Zielsetzung, möglichst vielen Menschen nachhaltige Energie verfügbar zu machen. 2020 verlieh sie zum zehnten Mal ihre Global Awards.

    Wir freuen uns sehr, dass der diesjährige Global Excellence Award im Bereich der erneuerbaren Energien an unseren Vorstandsvorsitzenden, Dr. Andreas Hauer, ging. Die Entscheidung wurde durch ein vierköpfigen Fachjury getroffen. Die Verleihung im Rahmen des, ebenfalls durch die Energy and Environment Foundation organisierten, World Renewable Energy Technology Congress, fand virtuell statt.


    COVID-19 Impfstoff Transport, va-Q-tainer USx, open and closed door

    Entwicklung von Kältespeichermaterialien für den trockeneisfreien Transport von COVID-19-Impfstoffen

    11. Dezember 2020

    Wie können Impfstoffe gegen COVID-19 während Transport und Lagerung energieeffizient auf konstante -70 °C bis -60 °C gekühlt werden? Im Forschungsprojekt coCO2vac entwickelt die va-Q-tec AG zusammen mit dem ZAE Bayern Kältespeichermaterialien für Kühlakkus, die in speziellen Transportboxen zur unterbrechungs- und stromfreien Einhaltung der Kühlkette eingesetzt werden können.

    Aktuelle Impfstoffe gegen COVID-19 benötigen eine Lagertemperatur von etwa -70 °C bis -60 °C. Da sie in großer Menge weltweit verteilt werden müssen, ist die Einhaltung dieser Temperaturgrenzen für die Logistik eine große Herausforderung. Eine Temperierung mit Trockeneis ist aus Sicherheits- und Umweltschutzgründen kritisch zu betrachten und nicht nur in Frachtflugzeugen stark reglementiert.

    Zur unterbrechungsfreien und energieeffizienteren Einhaltung der Kühlkette könnten stattdessen spezielle Transportbehälter mit Phasenwechselmaterialien (PCM) eingesetzt werden. PCM sind wiederverwendbar und durchlaufen wiederholte Schmelz- und Kristallisationsübergänge, um Kälte zu speichern und wieder abzugeben. Die Regenerierung der Kühlakkus mittels Einfrieren kann mit geeigneten Kältemaschinen deutlich energieeffizienter erfolgen als die Herstellung von Trockeneis.

    Im Rahmen des Vorhabens coCO2vac sollen durch die va-Q-tec AG und das ZAE Bayern PCM für den Temperaturbereich von -70 °C bis -60 °C entwickelt werden. Dieses Forschungsziel erfordert die Untersuchung potenziell nutzbarer PCM im Labormaßstab, anwendungsnahe Tests der Materialien in Kühlakkus sowie Versuche zur PCM-Herstellung im Technikums-Maßstab.


    SAXS-Anlage - Streubild eines Zementpulvers

    Schneller - besser – energieeffizienter
    Neue Methode zur Oberflächenbestimmung in der Zementindustrie

    09. Dezember 2020

    Das ZAE Bayern in Würzburg und Schwenk Zement KG haben SAXS als neues Tool zur schnellen Analyse spezifischer Oberflächen von Zement Pulvern etabliert – Herr Neumann (Schwenk Zement KG) ist begeistert: „Ich habe gehofft, dass das Analyse-Verfahren uns weiterhilft, dass es aber so gut funktioniert, hätte ich nicht erwartet“.

    Zementherstellung ist mit hohem Energieeinsatz verbunden. Deshalb macht es ökologisch und ökonomisch Sinn, intensiv nach energetisch weniger fordernden Syntheserouten zu suchen.

    Chemische Zusammensetzung, Kristallphasen und Strukturen auf der Längenskala von einigen Nanometer sind wesentliche Kenngrößen der Calcium-Silikat-Phasen im Zement, die durch Parameter in der Prozessführung beeinflusst werden. Eine quantitative Analyse der Nanostruktur findet in der Regel mit einem DIN-Verfahren, nämlich der N2-Adsorptionsanalyse statt. Hierbei nehmen detaillierte Analysen 12 bis 24 Stunden in Anspruch; ein beschleunigter Analysevorgang mit geringerer Informationsdichte benötigt in der Regel einschließlich Probenvorbereitung mehrere Stunden. Die N2-Adsorptionsanalyse stellt damit ein Nadelöhr in der Materialentwicklung bzw. Prozess- und Qualitätskontrolle dar.

    Schwenk Zement KG ist es nun mit der Expertise des ZAE Bayern in Würzburg gelungen, in der Zement-Analyse ein Tool zu etablieren, das bisher hauptsächlich der Grundlagenforschung vorbehalten war. Die Rede ist von der sogenannten Röntgenkleinwinkelstreuung oder kurz SAXS (small angle X-ray scattering). Die Methode ist vergleichbar mit der Streuung eines Laserstrahls beim Durchgang durch eine Glasscheibe mit aufgerauter Oberfläche: die Aufweitung des Strahls durch Streuung ist charakteristisch für die Oberflächenrauigkeit der Scheibe. Ähnlich verhält es sich bei der Röntgenkleinwinkelstreuung: Da der „Testmaßstab“ bei SAXS weniger als 1/100 der Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt, ist die Methode besonders auf Nanostrukturen im Bereich ca. 0,1-100 nm empfindlich.

    Das Streusignal, das bei SAXS von einem Detektor erfasst wird, liefert innerhalb von Minuten den strukturellen Fingerabdruck der Zement-Phasen. Aus den Daten kann u.a. die spezifische innere Oberfläche der Zementpulver bestimmt werden. In enger Kooperation von Schwenk Zement mit dem ZAE Bayern wurde diese, aus SAXS bestimmte Kenngröße mit Hilfe von vergleichenden Messungen mit N2-Adsorptionsanalyse validiert. Damit konnten ZAE Bayern und Schwenk Zement KG die SAXS-Methode als Charakterisierungsmethode für die Zementindustrie etablieren.

    Schwenk Zement KG kann die Methode nun nutzen um die Materialentwicklung zügiger voran zu bringen. Zusätzlich bietet sich das schnelle Verfahren auch für die Qualitätskontrolle in der Produktion an. Nach den ersten systematischen Vorversuchen des ZAE Bayern in Würzburg konnte Herr Neumann (Schwenk Zement KG) nur begeistert feststellen: „Ich habe gehofft, dass das Analyse-Verfahren uns weiterhilft, dass es aber so gut funktioniert, hätte ich nicht erwartet“. Schon jetzt werden bei Schwenk Zement KG in kurzen Abständen Proben aus der Produktion entnommen und von einem Analyse-Roboter automatisiert untersucht. Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche konnte bisher noch nicht im gleichen schnellen Rhythmus wie andere Kenngrößen erfolgen. Dies wird sich in Zukunft mit Unterstützung des ZAE Bayern durch die schnelle SAXS-Methode ändern.


    EU-Projekt MOST Roghre mit Katalysator

    Bahnbrechende Forschung zur Solarenergietechnologie – ZAE Bayern ist Partner im EU-Projekt-MOST

    14. Oktober 2020

    Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts MOST wird ein neues System entwickelt, das Solarenergie durch Photoisomerie chemisch speichern und zur Raumheizung verwendet werden kann. Das ZAE Bayern entwickelt dabei den projektspezifischen Hybridkollektor.

    EU-Projekt MOST Roghre mit Katalysator

    Bild: Das speziell entwickelte Molekül- und Energiesystem hat einzigartige Fähigkeiten gezeigt, Sonnenenergie chemisch zu speichern. Das Bild rechts zeigt eine Röhre mit dem Katalysator im Inneren vor einem Vakuumaufbau, mit dem der Temperaturanstieg im Energiespeichersystem gemessen wird.
    Fotonachweis: Yen Strandqvist/Johan Bodell/Chalmers University of Technology.

    In den letzten Jahren hat eine Gruppe von Forschern der Chalmers University of Technology in Schweden ein speziell entworfenes Molekül und ein Energiesystem mit einzigartigen Fähigkeiten zum Einfangen und Speichern von Sonnenenergie entwickelt.

    Nun sollen im Rahmen eines von der Chalmers University of Technology geleiteten EU-Projekts MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage System) Prototypen der neuen Technologie für Anwendungen wie Heizsysteme in Gebäuden entwickelt werden.

    Um die nur volatil verfügbare Solarenergie in vollem Umfang nutzen zu können, ist es erforderlich, sie zu speichern und bei Bedarf zu nutzen. An der Chalmers University of Technology wurden dazu in den letzten Jahren organische Substanzen entwickelt, die durch den Effekt der Photoisomerie den UV-Anteil der solaren Einstrahlung chemisch speichern können. Durch das UV-Licht werden die Moleküle in ein Isomer, also ein Molekül gleicher chemischer Zusammensetzung aber in einer energiereicheren Struktur, umgewandelt. Dieses energetisch aufgeladene Isomer kann in Tanks verlustfrei über mehrere Jahre gespeichert werden.
    In einem weiteren Schritt kann mittels eines Katalysators das Isomer unter Abgabe von Wärme über einen Wärmetauscher wieder in den energieärmeren Zustand zurückgeführt werden.

    Vorstoß in Richtung reale Anwendungen Im Rahmen des Projekts soll die Technologie weiterentwickelt werden, dass sie effizienter, kostengünstiger, umweltfreundlicher und damit reif für den Praxiseinsatz wird. Starke Forschungsteams von Universitäten und Instituten aus Schweden, Dänemark, Großbritannien, Spanien und Deutschland haben sich dazu in einem EU-Projekt zusammengeschlossen. "Ein sehr aufregender Aspekt des Projekts ist die Art und Weise, wie wir exzellente interdisziplinäre Forschung im Moleküldesign mit dem Wissen bezüglich Hybridtechnologie für Energiegewinnung, Speicherung und die Umwandlung in Wärme mit dem Aspekt des Niedrigenergie-Gebäudedesign mit low-ex Heiztechnik kombinieren", sagt Kasper Moth-Poulsen, Koordinator des Projekts und Professor an der Chalmers University of Technology in Schweden.

    Das Forscherteam des ZAE Bayern in der Arbeitsgruppe Energieoptimierte Gebäude in Würzburg haben im Projekt die Aufgabe, einen speziellen Hybridkollektor für die Anforderungen im Projekt, die deutlich von handelsüblichen Kollektoren abweichen, vom Funktionsmuster im Labormaßstab in mehreren Stufen zur Praxisreife zu entwickeln.

    Mehr darüber: Das EU-Projekt Das EU-Projekt MOST hat eine Laufzeit von 3,5 Jahren und wird mit 4,3 Millionen Euro gefördert. Zu den Partnern des Projekts gehören die Chalmers University of Technology, Universität Kopenhagen, Universität Rioja, das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme in Freiburg, Johnson Matthey plc sowie das ZAE Bayern in Würzburg.

    This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 951801.

    Umweltstation-Wuerzburg, Copyright Michael Lauricella

    Das ZAE Bayern war von Anfang an dabei
    Die Umweltstation in Würzburg - ein Modell- und Anschauungsprojekt mit Vorbildfunktion

    30. September 2020

    Erstmals wird der Bundespreis Umwelt & Bauen in diesem Jahr durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit und Bundesumweltamt vergeben. Neben vier Preisträgern wurde die Umweltstation in Würzburg mit einem Anerkennungspreis in der Kategorie Nichtwohngebäude gewürdigt.

    Das ZAE Bayern in Würzburg wirkte bei der Planungsphase und Bauphase bis zur Inbetriebnahme in 2019 im Rahmen von zwei von der DBU geförderten Projekten mit.

    Die Umweltstation ist als Nullenergiehaus konzipiert, was durch eine innovative Eisspeicherheizung beheizt und gekühlt wird. Zum Beheizen des Gebäudes kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz, die als Kältesenke einen Wasser-/Eisspeicher nutzt. Bei milderem Klima wird der Eisspeicher mit Umweltwärme wieder aufgetaut oder die Kälte zum Kühlen des Gebäudes genutzt. Diese noch neue Technik wird durch ein vom ZAE Bayern maßgeschneidertes Monitoring-System überwacht und derzeit im Betrieb optimiert. Teilaspekte des Monitorings werden ab November als Visualisierung in der Umweltstation diese Technologie veranschaulichen.

    Weiterhin wurde in der Umweltstation erstmalig in Bayern Recyclingbeton verbaut. Anstatt auf Bauschuttdeponien zu lagern wird hier das Abbruchmaterial abgerissener Gebäude wiederverwendet. Vom ZAE Bayern wurde dazu eine Lebenszyklusanalyse der Umweltstation durchgeführt um aufzuzeigen, wie hoch die Umweltbelastung in den unterschiedlichen Lebensphasen Bau, Betrieb und Rückbau ist und wie man durch umweltgerechte Materialien und intelligente Energiekonzepte die Belastung möglichst gering hält.

    Fotonachweis: Michael Lauricella


    ZAE-AeroFurnace

    Konsortium entwickelt neue Generation der Wärmedämmung für Hochtemperaturöfen

    12 August 2020

    so die Presseinformation des Industriepartners SGL Carbon und verweist auf einen Durchbruch im BMWi-geförderten Verbundprojekt „AeroFurnace“ hin. Das ZAE Bayern ist in seiner Rolle als Verbundkoordinator und als Projektpartner besonders stolz auf diesen Erfolg. In der Arbeitsgruppe Nanomaterialien wird seit längerem an der Entwicklung von Hochtemperaturdämmsystemen auf der Basis von Kohlenstoff-Aerogelen mit herausragenden Isolationseigenschaften geforscht. Weitere Informationen sind der Pressemitteilung von SGL Carbon zu entnehmen.

    Pressemitteilung -www.sglcarbon.com-
    Konsortium entwickelt neue Generation der Wärmedämmung für Hochtemperaturöfen


    SARS-CoV-2 - CDC/ Alissa Eckert, MS; Dan Higgins, MAM / Public domain

    Angewandte Energieforschung zur Stärkung des Energiesystems gegenüber den Auswirkungen der Corona-Krise

    August 2020

    Stellungnahme des Bereichs Energiespeicherung in Garching

    In Zeiten der Corona-Krise haben sich die Mitarbeiter*innen des Bereichs Energiespeicherung des ZAE Bayern Gedanken gemacht, was Forschung und Entwicklung im Energiebereich zu einer nachhaltigen Verbesserung unserer Lebensumstände, auch über die aktuelle Krise hinaus, beitragen können.

    Uns ist bewusst, dass Wissenschaft dazu tendiert, sich thematisch von aktuellen Alltagsproblemen zurückzuziehen und "in Ruhe" an Lösungen zu forschen. Aber wir sind auch davon überzeugt, dass gerade jetzt innovative Lösungen von essenzieller Bedeutung sind und besonders gute Chancen auf eine Umsetzung haben.

    Im untenstehenden Dokument sind die aktuellen Gedanken des Bereichs Energiespeicherung am ZAE Bayern zu dem Thema näher beleuchtet.

    Kontakt Bereichsleitung Energiespeicherung: Dr. Andreas Hauer, andreas.hauer@zae-bayern.de

    Stellungnahme
    Angewandte Energieforschung zur Stärkung des Energiesystems gegenüber den Auswirkungen der Corona-Krise


    PV Magazine, Energy Storage 2020 Highlights

    Projekt SolarSplit Finalist bei den Highlights des pv magazine

    Februar 2020

    Eine sechsköpfige Expertenjury wählte auch dieses Jahr wieder Highlights aus der Energiespeicherbranche für das pv magazine. Und auch dieses Jahr findet sich das ZAE auf der Liste. Das Projekt SolarSplit schaffte den Sprung unter die Finalisten.

    Die Integration eines PCM-Latentwärmespeichers in ein elektrisch betriebenes Kühlsystem sollte sowohl dessen Effizienz bei der Entladung des Speichers als auch die Anpassungsfähigkeit an volatile Stromquellen verbessern. Das System sollte netzdienlicher werden, indem der Speicher Spitzen in der Netzeinspeisung reduzierte. Da das Speichermaterial über einen Wärmetauscher in direktem Kontakt mit dem Kältemittelkreislauf stand, wurde die Effizienz des Kühlsystems dabei nicht verringert.

    Verschiedene Regelungsstrategien wurden erprobt und bewertet, ein detaillierter Vergleich mit dem Betrieb des Systems ohne Speicher durchgeführt. Außerdem erlaubte ein eigens entwickeltes Messgerät die Überwachung des Ladezustands anhand des Dichteunterschieds zwischen geschmolzenem und festem Speichermaterial.

    Das Ergebnis: Im Vergleich zum Betrieb ohne Speicher waren – je nach Höhe der Kühllast – Leistungssteigerungen zwischen 9 und 28 Prozent möglich. Der Eigenverbrauch an PV-Strom erhöhte sich um 5 bis 8 Prozent. Das konnte die Jury überzeugen.


    Solarmodule, Welt-Record, ZAE Bayern Wissenschaftler hält ein Modul in der Hand

    Effizienz-Weltrekord für organische Solarmodule aufgestellt

    Ein Forscherteam aus Nürnberg und Erlangen hat eine neue Bestmarke für die Umwandlungseffizienz von organischen Photovoltaikmodulen (OPV) gesetzt. Die Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung (ZAE) und des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich, konstruierten in Zusammenarbeit mit der South China University of Technology (SCUT) ein OPV-Modul, das auf einer Fläche von 26 Quadratzentimetern einen Wirkungsgrad von 12,6 Prozent erzielt. Der neue Weltrekord übertrifft den bisherigen Höchstwert, der bei 9,7 Prozent lag, um 30 Prozent.

    Dies ist der höchste, jemals für ein organisches Photovoltaikmodul gemeldete Wert. Er wurde durch eine zertifizierte kalibrierte Messung unter Standardprüfbedingungen im unabhängigen Zertifizierungslabor des Fraunhofer ISE (Freiburg) im September 2019 bestätigt. Das mehrzellige Modul entstand in der Solarfabrik der Zukunft am Energie Campus Nürnberg (EnCN) in einem Beschichtungslabor mit einer einzigartigen Megawatt-Pilotlinie für Dünnschicht-Photovoltaik, die mit finanzieller Unterstützung des Bayerischen Wirtschaftsministeriums konzipiert und realisiert wurde.

    „Dieser Durchbruch zeigt, dass Bayern nicht nur im Ausbau der Photovoltaik führend ist, sondern auch bei der Entwicklung der Zukunftstechnologien eine Spitzenposition einnimmt“, betont Staatsminister Hubert Aiwanger, Bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.

    Organische Solarzellen bestehen zumeist aus zwei verschiedenen organischen Komponenten, die die erforderlichen Halbleitereigenschaften mit sich bringen. Im Unterschied zum herkömmlich verwendeten Silizium, das energieintensiv aus der Schmelze gezogen wird, können organische Halbleiter aus einer Lösung heraus direkt auf eine Trägerfolie oder einen Glasträger aufgebracht werden.

    Zum einen verringert das die Herstellungskosten, zum anderen ermöglicht die Verwendung biegsamer, leichter Materialien neue Anwendungen, etwa in mobilen Geräten oder Kleidung, auch wenn die Effizienz noch nicht mit der klassischer Siliziumsolarzellen vergleichbar ist.

    „Dieser Meilenstein in der Forschung an organischen Halbleitern zeigt, dass die jüngsten Leistungsentwicklungen mit zertifizierten Zellwirkungsgraden von über 16 Prozent nicht auf den Labormaßstab beschränkt sind, sondern bereits bis auf Modul- und Prototypenebene skaliert werden können“, erklärt Prof. Christoph Brabec von der FAU, Direktor am HI ERN und wissenschaftlicher Leiter der Solarfabrik der Zukunft, einer Forschungsgruppe des ZAE Bayern.

    Konstruktionsbedingt liegt die Effizienz kompletter Photovoltaikmodule immer etwas niedriger als die der einzelnen Zelle. Ein Teil der Modulfläche ist zum Beispiel immer inaktiv, da dieser Bereich zur Verschaltung der Einzelzellen verwendet wird. Mit zunehmender Fläche des Moduls wachsen auch die Verluste durch den elektrischen Widerstand der Elektroden.

    Das Rekordmodul besteht aus zwölf in Reihe geschalteten Zellen und verfügt über einen geometrischen Füllfaktor von über 95 Prozent. Dieser Anteil der Modulfläche trägt aktiv zur Stromerzeugung bei. Bezogen auf die aktive Fläche erzielt es sogar einen Wirkungsgrad von 13,2 Prozent. Die Minimierung inaktiver Flächen gelang mittels hochauflösender Laserstrukturierung, wie sie in den letzten Jahren in der „Solarfabrik der Zukunft“ entwickelt und optimiert wurde.


    Das dritte KlimaschutzKongress in Würzbrg Foto von Wirtschafts- und Energieminister Aiwanger, MdL  und Prof. Vladimir Dyakonov

    Hubert Aiwanger spricht auf dem 3. Klima-Schutz-Kongress in Würzburg

    Würzburg, 05. Oktober 2019

    Unter Mitwirkung des ZAE Bayern fand am Samstag, 5. Oktober 2019 der 3. Klima-Schutz-Kongress in Würzburg statt. Hubert Aiwanger, Bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie informierte über die „Energiewende in Bayern“. Im Anschluss beantwortete Staatsminister Aiwanger konkrete Fragen von der Teilnehmern des Kongresses. Moderiert wurde die Diskussionsrunde von Prof. Vladimir Dyakonov, wissenschaftlicher Leiter am ZAE Bayern in Würzburg.

    Das ZAE Bayern war mit zwei von sieben Workshops am Kongress zu den Themen „Energiewende dezentral oder großräumig vernetzt?“ und „Klimaanpassung für Gebäude und Quartiere“ beteiligt.


    von links nach rechts: Barbara Becker, MdL, Staatsminister für Umwelt und Verbraucherschutz Thorsten Glauber, MdL, Prof. Dr. Vladimir Dyakonov, ZAE Vorstand, Dr. Hans-Peter Ebert Bereichsleiter ZAE Bayern Würzburg

    „Energieforschung ist aktiver Klimaschutz“
    Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung verstärkt die Bayerische Klima-Allianz

    Würzburg, 12. Juli 2019

    Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) ist jüngstes Mitglied in der Bayerischen Klima-Allianz. Die Bayerische Klima-Allianz bildet eine wichtige Plattform, um für den Klimaschutz bedeutsame Kooperationen und Aktivitäten der Bayerischen Staatsregierung, der bayerischen Wirtschaft und Wissenschaft sowie von Kommunen, Verbänden und Interessensvertretungen zu ermöglichen.

    Der bayerische Staatsminister für Umwelt und Verbraucherschutz Thorsten Glauber begrüßte bei seinem Institutsbesuch in Würzburg das ZAE Bayern als jüngstes Mitglied in der Bayerischen Klima-Allianz. Der Staatsminister hob in seiner Ansprache hervor: „Alle Partner der Klima-Allianz können aus dem ZAE Bayern Ideen und Kraft gewinnen.“ Im Anschluss unterzeichneten der Staatsminister Thorsten Glauber und der Vorstand des ZAE Bayern Prof. Dr. Vladimir Dyakonov die Gemeinsame Erklärung der Bayerischen Staatsregierung und des ZAE Bayern für eine Zusammenarbeit zum Schutz des Klimas. „Die im Pariser Klimaabkommen vereinbarten Ziele können allein durch erneuerbaren Strom nicht erreicht werden. Wir müssen die Energie nicht nur nachhaltig erzeugen, sondern sie auch effizient nutzen. Mit Sonne und Verstand sozusagen. Wir tun also gut daran, die Energiewende zurück ins Zentrum unserer Wahrnehmung zu bringen – nur so könnten wir die gesetzten Klimaziele erreichen – und damit ist auch klar, dass angewandte Energieforschung, d.h. Forschung, die auch umgesetzt wird, aktiver Klimaschutz ist“ so Prof. Dr. Vladimir Dyakonov.

    Bereits heute sind die Folgen des Klimawandels bemerkbar. Dabei tragen Kohlendioxid-Emissionen aus der Bereitstellung und Verwendung von fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl und Erdgas maßgeblich zur Klimaerwärmung bei. Die Vision des ZAE Bayern eines nachhaltigen Energiesystems der Zukunft basiert auf dezentralen Strukturen mit hohem Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energie, die gleichzeitig die hoch energieeffizienten zentralen Strukturen des Gesamtsystems unterstützen können. Derzeit arbeiten ca. 180 Forscherinnen und Forscher am Institut an mehreren Standorten in Bayern gemeinschaftlich mit der Industrie und anderen Forschungspartnern an der Umsetzung dieser Vision.


    Energy Storage Logo, IEA

    Das ZAE Bayern übernimmt das Office-Management des IEA ES TCP

    Nachdem es sich gegen vier Mitbewerber durchsetzen konnte, stellt das ZAE Bayern seit dem 1. Juli 2019 das Sekretariat des IEA ES TCP. Es überzeugte durch sein starkes Team, das dieses Amt nun wahrnimmt.

    Das Technical Collaboration Programme der International Energy Agency unterstützt 38 unabhängige, internationale Expertengruppen in ihrer Arbeit. Diese ermöglichen Regierungen und Industrien weltweit, ein breites Spektrum an Programmen und Projekten zu Energietechnologien und verwandten Themen zu verfolgen.

    Das TCP zum Thema Energiespeicher (ES TCP) verfolgt das Ziel, die Erforschung, Entwicklung, Umsetzung und Integration von Energiespeichertechnologien zu erleichtern. Speichertechnologien sind ein zentraler Bestandteil energieeffizienter und nachhaltiger Energiesysteme. Mit ihrer Hilfe kann eine Effizienzoptimierung erreicht und so eine zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien ermöglicht werden.

    Da Energiespeicherung ein Querschnittsthema ist, das Expertenwissen aus vielen Fachbereichen heranzieht, fördert das ES TCP den Gewinn übergreifender Erkenntnisse, die Ausnutzung von Synergien und die interdisziplinäre Koordination von Arbeitsplänen und Forschungszielen. So kann mit gemeinsamer Anstrengung das Ziel einer erneuerten Energieversorgung verfolgt werden.

    Weitere Informationen finden Sie unter: www.iea-eces.org


    Vom Smart Home zum klugen Quartier

    Berlin, 09. Juli 2019

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    Wetterprognosen fließen in Betrieb des Kältespeichers ein
    Entscheidend für Energieeffizienz am Haus ist die Gebäudehülle. Wie sich Einsparungen mit hohem Komfort und ästhetischem Anspruch kombinieren lassen, zeigt das Bayerische Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) an seinem Standort Würzburg. Ein Element: Die Kühlung des Gebäudes durch regeneratives Rückkühlen von Wasser auf dem Dach, das aus einem Kältespeicher mit 100 Kubikmeter Fassungsvermögen stammt, aufs Dach gepumpt und dort versprüht oder verrieselt wird, bevor es wieder in den Speicher abfließt. In einem zweiten Kreislauf bedient es dann den Kühlkreis des Gebäudes. „Mit Hilfe des großen Speichers können wir die Anlage an der 3-Tage-Prognose des Deutschen Wetterdienstes (DWD) ausrichten und optimal auf das Wetter reagieren“, erläutert Dr. Hans-Peter Ebert, Bereichsleiter Energieeffizienz am ZAE. Denn die DWD-Daten werden zusammen mit weiteren Gebäudedaten in eine digitale Plattform des ZAE eingespeist und ausgewertet. „Die Energieeffizienz für die Gebäudekühlung ließ sich mit der Technik um bis zu 30 Prozent steigern“, erläutert Ebert. Erfolgreich übernommen hat man solche Kältespeicher der Würzburger Forscher zwar schon beim Solar Decathlon, einem globalen Hochschulwettbewerb für solares Bauen, der aktuell wieder läuft. Die Umsetzung im kommerziellen Maßstab steht für die kosten¬günstige Technologie aus dem smarten Gebäude des ZAE aber bislang noch aus.

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    Quelle & vollständige Pressemitteilung

    Klimaforschungsstation, Projekt an dem das ZAE Bayern und die LWG bereiligt sind, im Rahmen der LGS-2018

    Netzwerken für Hochschulen und Forschungseinrichtungen
    BuGG-Tag der Forschung und Lehre
    Gebäudegrün am ZAE Bayern am 18.09.2019 in Würzburg

    Der Bundesverband GebäudeGrün e. V. (BuGG) führt in diesem Jahr erstmals den „BuGG-Tag der Forschung und Lehre Gebäudegrün“ am ZAE Bayern in Würzburg durch. Zielgruppen sind alle Interessierten und vor allem in den Bereichen Dach-, Fassaden- und Innenraumbegrünung aktiven Hochschulen und Forschungseinrichtungen in Deutschland. Vor Ort und praxisnah können Sie sich das Gemeinschaftsprojekt, die Klima-Forschungs-Station der LWG und des ZAE Bayerns, besichtigen.

    Weitere Informationen und Anmeldung finden Sie unter: https://www.gebaeudegruen.info/aktuelles/seminare-veranstaltungen-messen/bugg-veranstaltungen/bugg-tag-forschung-und-lehre-gebaeudegruen-2019/


    Umweltsstation, Würzburg, Neubau

    ZAE Bayern auf der Intersolar in München: Demonstration von PV mit integriertem Stromspeicher

    München, 15. Mai 2019

    Vom 15.-17. Mai 2019 ist das ZAE Bayern auf der Intersolar Europe vertreten, der weltweit führenden Fachmesse für die Solarwirtschaft und ihre Partner in der Münchner Messe.

    An Stand A3.360 informieren wir über unsere aktuellen Forschungstätigkeiten in den Bereichen PV, PV-T, Building Integrated Photovoltaics (BIPV), OPV, Wärme- und Energiespeicherung, Energieoptimierte Gebäude und Quartiere.

    Am Stand wird eine Solarzelle mit einem neuartigen integrierten Kurzzeitspeicher als Demonstrator gezeigt. Die bei Photovoltaik natürlicherweise auftretenden und unvermeidbaren schnellen Leistungsfluktuationen – beispielsweise durch Wolken verursacht – stellen für viele Anwendungen ein großes Problem dar. Der neuartige, in die Solarzelle integrierter Speicher dient dazu, solche Leistungsfluktuationen zu glätten.

    Wir freuen uns auf Ihren Besuch!


    Umweltsstation, Würzburg, Neubau

    Ökologisch vorbildlich: Neubau der Umweltstation
    der Stadt Würzburg mit Recycling-Beton und Eisspeicherheizung

    Würzburg, 07. Mai 2019

    Der Neubau der Umweltstation der Stadt Würzburg wurde durch das ZAE Bayern begleitet. Die dabei durchgeführten Lebenszyklusanalysen bescheinigen dem Gebäude höchste ökologische Qualität (Platin im Teilbereich Ökobilanz nach DGNB-Richtlinien). Beheizung und Kühlung des Gebäudes erfolgen über eine innovative Eisspeicherheizung. Das begleitende Monitoring zur Sicherstellung eines energieeffizienten Betriebs läuft derzeit an.

    Der Neubau der Umweltstation der Stadt Würzburg geht in Betrieb: ein ökologisch vorbildliches, hochmodernes Gebäude mit Vorbildcharakter.

    Das ZAE Bayern führte daran, im Rahmen eines durch die Deutsche Bundestiftung Umwelt geförderten Projekts, umfangreiche Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessment) durch. Dabei wurden die emissionsbedingten Umwelteinwirkungen (z. B. Treibhauspotenzial, Versauerungspotenzial) und der Ressourcenverbrauch (Primärenergie) für die Konstruktion sowie der Energieverbrauch über eine Lebensdauer von 50 Jahren betrachtet. Das umfasst auch eine energetische Bewertung der Baumaterialien von ihrer Herstellung bis zum Recycling. Für die Umweltstation ergab sich gemäß der DGNB-Bewertung die Höchstpunktzahl, womit eine Platin-Auszeichnung im Teilbereich Ökobilanz möglich wäre.

    Ergänzend zu einer hervorragenden Dämmung der Gebäudehülle wurden Teile der Rohbaukonstruktion in Recyclingbeton ausgeführt. Das recycelte Material wurde aus dem Rückbau von Betongebäuden gewonnen, aufbereitet und den neuen Betonmischungen hinzugefügt. So wurde die Menge an zu deponierendem Bauschutt verringert und ein weiterer Abbau von natürlichem Kies unnötig.

    Zur Gebäudebeheizung und -kühlung kommt als innovative Technik eine Eisspeicheranlage zum Einsatz. Dieser sorgt im Sommer für nahezu kostenlose, umweltfreundliche Gebäudekühlung und erhöht im Winter, im Zusammenspiel mit Solarabsorbern auf dem Gebäudedach, die Effizienz der Wärmepumpe, die das Gebäude umweltschonend beheizt. Der Strom für die Wärmepumpe wird dabei größtenteils mittels einer Photovoltaikanlage auf dem Dach regenerativ erzeugt.

    Derzeit beginnt ein, ebenfalls durch das ZAE Bayern ausgeführtes, umfangreiches Monitoringprogramm, das einen energieeffizienten Betrieb der Umweltstation sicherstellt. Ein Teil der gewonnenen Daten wird in der Umweltstation online visualisiert.


    Elektromobilität, WVV-E-Mobilitaetstag

    WVV E-Mobilitätstag

    Würzburg, 04. April 2019

    Zahlreiche Besucher haben am 04. April 2019 am E-Mobilitätstag der Würzburger Versorungs- und Verkehrs-GmbH (WVV) am ZAE Bayern im Energy Efficiency Center (EEC) in Würzburg teilgenommen. Nach einem Vortrag der WVV zu Elektromobilität konnten im Anschluss eine Reihe Elektro- und Hybridfahrzeugen Probe gefahren werden.


    Foto-City, Stadtsanierung

    Energetische Stadtsanierung

    Würzburg, 03. April 2019

    "Energetische Stadtsanierung" zu diesem Thema trafen sich am 03. April 2019 am ZAE Bayern Akteure und diskutieren über Quartierskonzepte und Sanierungsmanagement. Veranstaltet wurde die Fachwerkstatt von Urbanizers – Büro für städtische Konzepte im Auftrag des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat und des Bundesinstituts für Bau-, Stadt-, und Raumforschung.


    Workshop zu Phase-Change-Materials in Garching

    Garching, 20. März 2019

    40 Teilnehmer erschienen am 20.03.2019 im Garchinger ZAE, um über Phasenwechselmaterialien zu lernen, berichten und diskutieren.

    Die Gäste, allesamt vom Fach und in der Entwicklung oder Herstellung von PCM oder ihrer Anwendung in Wärmespeichern tätig, bekamen einen Einblick in die Ausführung und Ergebnisse des Projektes „properPCM“ präsentiert.

    In Vorträgen und einer Ausstellung von Laborexponaten wurde gezeigt, wie am ZAE neue Phasenwechselmaterialien entwickelt und evaluiert wurden. Von der grundlegenden Motivation über die theoretische Suche nach nutzbaren Salzhydraten bis zur experimentellen Verifikation und Langzeitprüfung wurde auf alle Details eingegangen.

    Außerdem hatten die Gastvortragenden, Sebastian Pinnau von der TU Dresden und Rebecca Ravotti von der Hochschule Luzern, Interessantes über das Screening eutektischer Gemische und Ester als PCM zu berichten.

    Nach einer angeregten Diskussion folgte schlussendlich noch ein Impulsvortrag zur ökologischen Bewertung von PCM von Rafael Horn, Universität Stuttgart. Nach diesem beschränkte sich die verbliebene Aufnahmefähigkeit der Teilnehmer auf Kuchen, einen der schmackhaftesten Energiespeicher, die der menschliche Erfindergeist bisher zu schaffen vermochte.

    ZAE Bayern, PCMWorkshop Gruppenfoto

    Young researcher des ZAE Bayern bei den World Sustainable Energy Days 2019

    28. Februar 2019

    Drei Nachwuchswissenschaftler des ZAE Bayern wurden aufgrund ihrer sehr guten Arbeiten zu den World Sustainable Energy Days 2019 eingeladen und konnten ihre Ergebnisse einem internationalen Fachpublikum präsentieren.

    Die World Sustainable Energy Days in Wels (Österreich) ist eine der führenden Tagungen im Bereich Energieeffizienz und Nachhaltigkeit mit über 600 Teilnehmern aus 50 Ländern. Im Rahmen dieser Tagung werden jedes Jahr junge Wissenschaftler für ihre hervorragenden Leistungen auf die Young Researchers Conference eingeladen.

    Gleich zwei Jungforscher-Teams des ZAE Bayern konnten mit ihren Arbeiten die Fachjury überzeugen und die begehrten Einladungen erhalten:

    Bharat Chhugani und Nils Hupp wurden für ihre Arbeit "Experimental investigation of two hybrid Photovoltaic Thermal Collectors (PVT) for electricity and thermal energy generation" ausgezeichnet. In ihren Forschungen untersuchten sie am Außenmessstand des ZAE Bayerns in Würzburg das Verhalten von PV-T Kollektoren. Dabei handelt es sich um Photovoltaikmodule, auf deren Rückseite noch eine Verrohrung zur Erzeugung von Warmwasser angebracht ist. Zusätzlicher Nutzen dabei ist, neben der Bereitstellung vom Warmwasser, dass dadurch die Photovoltaikmodule sich nicht so stark aufheizen und damit der Stromertrag gesteigert werden kann.

    Der zweite ausgezeichnete Beitrag trägt den Titel “Stabilized regenerative power supply via coupling of solar cells with electrical double layer capacitors”. Darin zeigten Katrin Anneser und die Co-Autoren Stephan Braxmeier, Andreas Baumann und Gudrun Reichenauer, wie man durch den Einsatz von sogenannten Superkondensatoren die mit Solarzellen erzeugte elektrische Energie von Schwankungen befreien kann. Die bei Photovoltaik natürlicherweise auftretenden und unvermeidbaren schnellen Leistungsfluktuation - beispielsweise durch Wolken verursacht – stellen für viele Anwendungen ein großes Problem dar. Die Leistungsfähigkeit der Kombination von Superkondensator und Solarzellen wurde mittels Simulationen und Messungen untersucht.


    Kühlschränke im Netz unter den Energy-Storage-Highlights des PV-Magazine

    22. Februar 2019

    Zur Energy Storage Europe 2019 hat das PV-Magazine eine Jury aus Branchenexperten darum gebeten, neue Energiespeichertechnologien zu bewerten. Das ZAE Bayern erreichte mit seinen netzdienlichen Kühlschränken den sechsten Platz.

    Durch Ausstattung der Hälfte aller Kühlgeräte in Deutschland mit thermischen Speichern entstünde eine verschiebbare Last von 1–2 GW. Mit Hilfe dieser könnten das Stromnetz entlastet und Verbrauchsspitzen im Tagesverlauf gemindert werden.

    Daher wurde im Bereich Energiespeicherung, auf Basis einer Kühl-/Gefrierkombination des Projektpartners BSH Hausgeräte GmbH, ein Demonstrator entwickelt, der Kälte für bis zu sieben Stunden Betrieb speichern kann. So ließen sich über 95 % seines Energieverbrauchs in Zeiten niedriger Netzbelastung verschieben.

    Als Speichermedium kam eine Salz-Wasser-Lösung zum Einsatz, wie man sie auch aus Kühlakkus kennt. Entsprechend lagen die Produktionskosten unter denen eines vergleichbaren Batteriespeichers. Der Energieverbrauch des Demonstrators war, im Vergleich zum Seriengerät, noch erhöht. Dieses Problem soll aber künftig durch bessere Integration des Speichers behoben werden.

    Trotz Kinderkrankheiten hat sich das System also als funktional und zielführend erwiesen. In ein Smart Grid eingebunden, bieten die Kühlschränke eine hervorragende Möglichkeit der Lastverschiebung ohne Nachteile für den Nutzer. Davon war auch die Jury des PV-Magazine überzeugt.

    Wir freuen uns über die Wahl zum Speicherhighlight und arbeiten daran, diese Technologie auch außerhalb unserer Labore verfügbar zu machen.


    ZAE Bayern, PCM-Metro, PCM Kristallisation

    Power-Engineering-Studenten zu Besuch in Garching

    Garching, 18. Januar 2019

    Am 18.01.2019 ließ sich eine Gruppe von Studenten des Studiengangs Power Engineering der TU München im Bereich Energiespeicherung über die dortige Arbeit und mögliche künftige Betätigungsfelder informieren.

    Der englischsprachige Masterstudiengang richtet sich an Studenten, die die Energiewende nicht nur abwarten, sondern aktiv mitgestalten wollen. In seinem Rahmen werden Fähigkeiten und Wissen zu allen Aspekten der künftigen Energieversorgung, von Energieeffizienz über erneuerbare Gewinnung bis hin zur Distribution über dezentrale Netze, vermittelt. Unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner ließ sich die Gruppe theoretisch erklären und praktisch demonstrieren, wie sich die spätere Anwendung einer solchen Ausbildung gestaltet.

    ZAE Bayern

    Wir arbeiten an der Schnittstelle zwischen erkenntnisbasierter Grundlagenforschung und angewandter Industrieforschung. Unter dem Leitbild „Exzellente Energieforschung – Exzellente Umsetzung“ realisieren wir komplette Innovationspakete, die auf Synergien zwischen Erzeugung, Speicherung und Effizienzmaßnahmen bauen.

    Arbeitsgruppen - Portfolio

    Garching
    Würzburg

    Tätigkeitsbericht 2019


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    IHK Ausbildungsbetrieb

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