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Vorstellung des Instituts für Energietechnik

11. November 2011

Prof. Dr. Georg Erdmann

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Institut für Energietechnik: Inhalt

fb d / f k d• Aufbau des Instituts / wie funktioniert das Institut?

• Aus welchen Fachgebieten setzt sich das Institut zusammen? Wer sind die Fachgebietsleiter?

• Welche sind die thematischen Schwerpunkte in Lehre und Forschung?

• Auswahl aktueller Forschungsprojekte

• Projektstudium Ingenieurwissenschaften (PIW)

© Prof. Dr. Georg Erdmann

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Institut für Energietechnik

• Fokus: nichtelektrische Energietechnik• Fokus: nichtelektrische Energietechnik

• Kompetenz: in den Natur‐, Ingenieur‐ und WirtschaftswissenschaftenWirtschaftswissenschaften

• Grundlagenforschung sowie anwendungsbezogene d i liti h Thund energiepolitische Themen

Prozesstechnischer Ansatz als Unterscheidungs‐k l d F k ltät (M hi dmerkmal zu anderen Fakultäten (Maschinen‐ und

Verkehrswesen, Elektrotechnik und Informatik, Gesellschaftswissenschaften und Management) g )

Aktualität durch den Wandel der Energiemärkte, insbesondere bei den leitungsgebundenen Energien


insbesondere bei den leitungsgebundenen Energien

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Fachgebiete / Fachgebietsleiter

/ f d• Energiesysteme / Prof. Dr. Georg Erdmann

• Energietechnik und Umweltschutz / g /Prof. Dr.‐Ing. George Tsatsaronis

• Energieverfahrenstechnik Umwandlungstechniken• Energieverfahrenstechnik, Umwandlungstechniken regenerativer Energien / Prof. Dr. Frank Behrendt

H i d R l f h ik /• Heiz‐ und Raumlufttechnik / Prof. Dr.‐Ing. Martin Kriegel

Maschinen und Anlagentechnik / Prof. Dr.‐Ing. Felix Ziegler


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Projektstudium Ingenieurwissenschaften PIW

S lb t B b it i K l A f b t ll• Selbst. Bearbeitung einer Komplexe Aufgabenstellung

• Motivation für das Studium durch frühzeitigen Kontakt zum ingenieurwissenschaftl. Aufgabengebiet

• Motivation dafür warum das Studium zunächst mitMotivation dafür, warum das Studium zunächst mit mathematischen, natur‐ und ingenieurwissenschaftl. Grundlagen beginnt

• Erproben der team‐ und projektorientierten Ingenieurtätigkeit g g

• Bewertung je 1/3 Projektdurchführung Projektbericht und Präsentation


Projektbericht und Präsentation

FachgebietFachgebietFachgebietFachgebietEnergietechnikEnergietechnik

und Umweltschutzund Umweltschutz

Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr. h.c.George Tsatsaronis

Fachgebiet Energietechnik und Umweltschutz


www. energietechnik.tu-berlin.de

LehrveranstaltungenLehrveranstaltungen

In deutscher Sprache● Thermodynamik I● Energietechnik I und II● Energietechnik I und II ● Kraftwerkstechnik● Vertiefendes Rechnerpraktikum zur Energietechnik

In englischer Sprache● D i A l i d O ti i ti f● Design, Analysis and Optimization of

Energy Conversion Systems● Energy Engineering I and II● Energy Engineering I and II● Thermal Design of Compression Refrigeration

Machines


● Refrigeration Installations

ForschungsthemenForschungsthemen

● Thermodynamische, wirtschaftliche und ökologische Optimierung energietechnischerökologische Optimierung energietechnischer Anlagen

● Kosteneffiziente Abtrennung von CO● Kosteneffiziente Abtrennung von CO2

● Hydrothermale Carbonisierung von Biomasse

● Entwicklung und Bewertung fortschrittlicher Energieumwandlungskonzepte

● Microenergy – Versorgung strukturschwacherRegionen


Wirtschaftliche CO2 Reduktion bei der9

Wirtschaftliche CO2-Reduktion bei der Stromversorgung einer Region

Die Region L. wird durch ein Braunkohlekraftwerk des örtlichen Energieversorgers V. mit Elektrizität versorgt. V. ist sich seiner sozialen und ökologischen Verantwortung bewusst.

d d d h d lVor dem Hintergrund des europaweiten Emissionshandels überlegt der Vorstand von V., wie CO2‐Emissionen wirtschaftlich reduziert werden können. Unter anderem

d f l d F t htwerden folgende Fragen untersucht:

– Sind Energieeinsparungen ausreichend?

I t d Ei t B t ff ll d b– Ist der Einsatz von Brennstoffzellen und erneuerbaren Energien sinnvoll?

– wie groß sollten deren Anteile in einem zukünftigen g gKraftwerkspark sein?

– Können Blockheizkraftwerke einen Beitrag zur Stromversorgung leisten?


Stromversorgung leisten?

(Betreuer: Andreas Christidis)

Fachgebiet Energieverfahrenstechnik10

Fachgebiet Energieverfahrenstechnik, Umwandlungstechniken

regenerativer Energien (EVUR)regenerativer Energien (EVUR)


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Lehre im Fachgebiet EVUR

• Brennstofftechnik• Brennstofftechnik

• Energieverfahrenstechnik

• Reaktionstechnik

• Technik der Luftreinhaltung

• Technische ReaktionsführungTechnische Reaktionsführung

• Technologie nachwachsender Rohstoffe

• Umwandlungstechniken regenerativer Energien


• Verbrennung

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Forschung im Fachgebiet EVUR

• Anlagen, Messtechnik und Analytik

• Bereich Thermochemische Prozesse in Festbettreaktoren

• Bereich Energiesysteme


Erzeugung CO neutraler Brenngase durch13

Erzeugung CO2-neutraler Brenngase durch Vergasung von Biomasse in der Wirbelschicht

• Aus Biomasse dem einzigem regenerativen Kohlenstoffträger• Aus Biomasse, dem einzigem regenerativen Kohlenstoffträger, können durch biologische wie auch thermochemische Umwandlungsprozesse Brenn‐ bzw. Synthesegase, Kraftstoffe oder auch Rohstoffe für weitere Wirtschaftszweige gewonnenoder auch Rohstoffe für weitere Wirtschaftszweige gewonnen werden

• Zur Erzeugung von Brenngasen aus Biomasse wird Biomasse (z B Holz) in einem Wirbelschichtreaktor vergast In der(z.B. Holz) in einem Wirbelschichtreaktor vergast. In der Erstsemester‐Projektwoche sollen einige grundlegende Aspekte der Wirbelschichttechnik unter dem Gesichtspunkt von Simulation und Experiment näher betrachtet werdenSimulation und Experiment näher betrachtet werden

• Die Wirbelschichttechnik kommt heute in vielen Bereichen der Verfahrens‐ und Energietechnik, aber auch in der Verarbeitungs und Fertigungstechnik zum Einsatz Zu denVerarbeitungs‐ und Fertigungstechnik zum Einsatz. Zu den Anwendungen gehören katalytische Reaktionen, Trocknungs‐, Misch‐, Klassier‐, Beschichtungs‐, Granulations‐ und Kristallisationsverfahren Rösten oder auch Kalzinations‐


Kristallisationsverfahren, Rösten oder auch Kalzinations‐, Entgasungs‐, Vergasungs‐ und Pyrolyseverfahren

(Betreuer: Johannes Wellmann)

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FG Heiz- und Lüftungstechnik

Fachgebiet für Heiz und Raumlufttechnik ehemals• Fachgebiet für Heiz- und Raumlufttechnik, ehemals Hermann-Rietschel-Institut (HRI), ging aus der von Hermann Rietschel 1885 gegründeten „Prüfstelle für Heizungs und Lüftungseinrichtungen” hervor Es ist dasHeizungs- und Lüftungseinrichtungen hervor. Es ist das weltweit älteste Universitätsinstitut für Heizungs- und Lüftung

• 40 % des Primärenergiebedarfs werden zur Versorgung von Gebäuden eingesetzt hohes Optimierungspotential

• 90 % der Lebenszeit befinden wir uns in Innenräumen hohe Relevanz von Ergebnissen des HRI

• Erarbeitung von Normen, welche die Entwicklung der Heiz-und Raumlufttechnik in Deutschland mit geprägt haben


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Lehre FG Heiz- und Lüftungstechnik

E i t fü G bä d• Energiesysteme für Gebäude

• Anlagen‐ und Rohrnetzplanung

• Computerunterstützte Energieplanung für Gebäude

• Energie‐ und Anlagentechnik für Gebäude

B d h t• Brandschutz

• Labor Gebäudetechnik

• Projekt Gebäudeenergietechnik


Forschungsschwerpunkte16

ForschungsschwerpunkteHeiz- und Raumlufttechnik

• Thermische und hygienische Behaglichkeit in InnenräumenInnenräumen

• Energieeffiziente Klimatisierung von InnenräumenInnenräumen

• Energieeffiziente Komponenten der Heiz‐ und Raumlufttechnikder Heiz und Raumlufttechnik

• Energiespeicherung und LastverschiebungLastverschiebung

• Elektronische Luftqualitätsmessung


Fachgebiet17

FachgebietMaschinen- und Energieanlagentechnik


Lehre im Fachgebiet18

Lehre im FachgebietMaschinen- und Energieanlagentechnik

Für das Grundstudium / Bachelorstudiengänge:

• Technische Wärmelehre (Wirtschaftsingenieurwesen u.a.)

• Energie‐ Impuls‐und Stofftransport (EIS) I (Energie‐ und Prozesstechnik und alle Studiengänge der Fakultät II)

Für das Hauptstudium / Masterstudiengänge:

M hi l h (i b Wi t h ft i i ) it d• Maschinenlehre (insbes. Wirtschaftsingenieurwesen) mit den Vertiefungen (regenerative Energie, Brennstoffzellen)

• Kältetechnik

• Reformprojekt Energieseminar

• Laborpraktika


p

Forschungsfelder im FachgebietForschungsfelder im FachgebietMaschinen- und Energieanlagentechnik

Komponenten Absorptionskälte (Solares KühlenKomponenten, Absorptionskälte (Solares Kühlen, Pilotanlagen, Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung)Prototypen: Dampfstrahlkälte

Wärmespeicher

Absorptionskälteanlage

Wärmespeicher Thermosyphon-PumpeWirbelrohr

Grundlagen:Grundlagen:Wärme- und Stoffübergang, (Verdampfung, Kondensation, Absorption, Desorption ...)

Blasensieden

und: Systemanalyse


und: Systemanalyse, Machbarkeitsstudien, Projektbegleitung …

TU BerlinTU BerlinTU BerlinTU BerlinTU BerlinTU BerlinTU BerlinTU Berlinergieergieergieergieergieergieenenenenenen

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Fachgebiet Energiesystemetemetemetemetemetemetemetemeteme

ergieergieergieergieergieergieenenenenenensyssyssyssyssyssys



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Lehre im FG Energiesystemetemetemetemetemetemetemetemeteme

ergieergieergieergieergieergieenenenenenensyssyssyssyssyssys• Wirtschaftliche Grundlagen für Studierende

der Ingenieurwissenschaften

• Energiewirtschaft

• Energy Economics

• Energiesysteme

• Neue Entwicklungen auf den Energiemärkten



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Systemanalysen

Forschungsprofil FG Ensystemetemetemetemetemetemetemeteme

ergieergieergieergieergieergieenenenenenensyssyssyssyssyssysSystemanalysen

OptimierungÖkonometrie

WettbewerbWindkraft

Unternehmens-strategien

Kosten, Preise

Wettbewerb

Brennstoffzelle Regelenergie

Versorgungs-MärkteInnovationenWasserstoff

Volkswirtschaftsystem

I i iEnWG

EEGBio-Kraftstoffe

CO Z ifikIndustrieökonomikEvolutionstheorie

InvestitionenCO2-Zertifikate


Public Choice

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Ensys: PIW-Projekte

G id P it (L Ditt ) W b d t t G id• Grid Parity (Lars Dittmar): Was bedeutet GridParity von Photovoltaik‐Systemen? Welche Auswirkungen sind zu erwarten? g

• Nutzung von Mikro‐KWK (Johannes Henkel): Wie werden die Anlagen ausgelegt? WonachWie werden die Anlagen ausgelegt? Wonach richten sich die Betriebsstrategien?

P t G (A G i d M k G bi )• Power to Gas (Arne Grein und Markus Graebig): Kann Power to Gas als Stromspeicher verstanden werden? Von welchen Kriterien hängt deren Wirtschaftlichkeit ab?


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PIW-Projekt Power to Gas

Di O ti kö t t t d i Z it itDiese Option könnte genutzt werden, um in Zeiten mit viel Wind oder Sonne und geringer Nachfrage überschüssige Energiemengen in Form von Wasserstoff g g goder Methan umzuwandeln.– Rückverstromung in Zeiten mit einem knappen St b tStromangebot

– Versorgung anderer Energieverbraucher im Wärmesektor oder im VerkehrWärmesektor oder im Verkehr

– Das Verfahren steht jedoch im direkten Wettbewerb und Preiskonkurrenz mit der Erdgasversorgung

– Zudem entstehen bei der Umwandlung in Wasserstoff und Methan signifikante Wirkungsgradverluste


Wirkungsgradverluste.

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