Projektarchiv
Hier finden Sie einen Überblick über unsere wichtigsten abgeschlossenen Forschungsvorhaben seit 1991.
Die Projekte sind nach ihrem Abschlussjahr geordnet. Jeder Eintrag enthält eine Kurzbeschreibung, einen Link zum Schlussbericht sowie – soweit verfügbar – Links zu weiterführenden Informationen in EnArgus, dem Informationssystem für die Energieforschungsförderung in Deutschland, oder im Förderkatalog des Bundes.
IRIDIOS – Implementierung und Weiterentwicklung von Methoden zur Detektion und Diagnose von Degradationseffekten von Elektroden und Stackkomponenten
Laufzeit: 2023–2025
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Partner: Projektverbund H2Giga
Zur Deckung des zukünftigen Wasserstoffbedarfs ist Iridium, ein Schlüsselbestandteil von PEM-Elektrolyseuren, essenziell. Das Projekt IRIDIOS baute auf früheren Forschungsergebnissen auf und untersuchte Methoden für einen sparsamen und effizienten Einsatz dieses Metalls. Die Ergebnisse trugen zum Übergang vom Pilot- in den industriellen Bereich bei und bereiteten den Gigawatt-Ausbau bis 2030 vor.
3D-ISO – Entwicklung von 3D-Druck-Dämmelementen für Vakuumisolationspanel-Kerne (VIPs) für die industrielle Hochtemperatur-Anwendung bis 1000 °C
Laufzeit: 2024–2025
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
In diesem Mikroprojekt wurde ein neuartiges Fertigungsverfahren weiterentwickelt und getestet, um neue Dämmstoffe für den Hochtemperaturbereich bis 1.000 °C zu entwickeln. Aufbauend auf den Ergebnissen aus HT-VSI wurden pulverförmige infrarotgetrübte Dämmstoffe mithilfe neuartiger Stützstrukturen verbessert, um den statischen Anforderungen als Kern für Vakuumsuperisolationspaneele (VIP) gerecht zu werden. 3D-gedruckte Strukturen aus kostengünstigem Perlit kamen dabei zum Einsatz.
SunBeltChiller – Solarthermisches Energiesystem für Kälte und Prozesswärme im Sunbelt; Teilvorhaben: Solaranlage und Systemintegration
Laufzeit: 2020–2025
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Fraunhofer ISE
Das Projekt zielte auf die Entwicklung eines innovativen, mehrstufigen solarthermischen Energiesystems für Kälte und Prozesswärme, speziell für die sonnige Sunbelt-Region. Das System sollte trocken rückkühlbar sein, bis zu 100°C Wärme liefern, CO2-Emissionen reduzieren und umweltfreundliche Arbeitsmittel verwenden. Zudem sollte es aus kommerziell erhältlichen Komponenten bestehen, lokale Wertschöpfung ermöglichen und wirtschaftlich attraktiv sein.
BaseSorp – Erarbeitung der Grundlagen zur Erschließung Abwärme nutzender Kälteerzeugung als Baustein zur Umsetzung des Energieeffizienzgesetzes
Laufzeit: 2024–2025
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Das Projekt zielte darauf ab, industrielle Abwärmepotenziale für Sorptionstechnologien systematisch nutzbar zu machen. Aufbauend auf der Plattform für Abwärme sollten Prozessdaten wie Temperaturniveaus, Leistungen und Gleichzeitigkeiten detaillierter analysiert werden. Entwickelt wurde eine Methodik zur Bewertung der Integration in geeignete Anwendungen, unterstützt durch standardisierte Fallbeispiele und branchenspezifische Prozesse. Ziel war eine praxisnahe Grundlage für Energieaudits sowie die Verbreitung der Anwendung durch Kooperationen mit Verbänden und Energieagenturen im industriellen Umfeld nachhaltig zu stärken.
EuteQ – Identifizierung von eutektischen Salzhydratmischungen und deren thermophysikalische Charakterisierung
Laufzeit: 2022–2025
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Partner: Förderverbund E! 1853 EuteQ
Das Verbundprojekt untersuchte eutektische Salzhydratmischungen mit hoher Energiedichte zur Entwicklung von Wärmepumpen-Pufferspeichern mit dem Ziel, die Heizautarkie durch Identifizierung und thermophysikalische Charakterisierung geeigneter Materialien zu steigern.
PArEEto – Weiterentwicklung und Erprobung der PArEEto-Analyse
Laufzeit: 2024–2025
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Im Bereich der industriellen Energieversorgung liegen enorme Potenziale für Dekarbonisierung durch Effizienztechnologien und erneuerbare Energien. Dazu muss aber der wirtschaftlich erfolgreiche und nachhaltige Betrieb neuer Komponenten nachgewiesen werden. Im Projekt entstand daher die ParEEto-Analyse, ein digitales Vernetzungswerkzeug zur kosteneffizienten Technologiebewertung. Die Methode wurde validiert und an industriellen Anwendungen erprobt, um Energiesystemlösungen für Wärme und Strom zu entwickeln.
EcoEneSto – Economics of Energy Storage
Laufzeit: 2022–2025
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Partner: Bundesverband Energiespeicher Systeme, IEA Energy Storage TCP
Im Technology Collaboration Programme (TCP) Energy Storage der Internationalen Energieagentur (IEA) wurde dieArbeitsgruppe ‚Economics of Energy Storage – EcoEneSto‘ implementiert. Übergeordnetes Ziel war es, folgende Fragen zu beantworten:
- Was ist der Wert von Energiespeichern in vielversprechenden Anwendungen und wie kann dieser quantifiziert werden?
- Wie können Nutzen und Wert von Energiespeichern in aussichtsreiche Geschäftsmodelle umgesetzt werden?
Im Zuge des Tasks erfolgte eine koordinierte Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Energiespeichern in allen systemrelevanten Anwendungen. Verschiedene methodische Ansätze und Energiespeichertechnologien wurden berücksichtigt.
10.000 Häuser – EnergieSystemHaus
Laufzeit: 2015–2025
Förderung: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
Das 10.000-Häuser-Programm des bayerischen Wirtschaftsministeriums richtete sich von 2015 bis 2022 an Eigentümer von Ein- und Zweifamilienhäusern. Ziel war die Förderung von erneuerbaren Energien und Energieeffizienzmaßnahmen. Das ZAE übernahm dabei die wissenschaftliche Begleitung und evaluierte die Leistung und Wirtschaftlichkeit der installierten Systeme, um zur Optimierung und Verbreitung der Technologien beizutragen.
DeCarbInd – Dekarbonisierung in der Industrie durch Thermische Energiespeicher
Laufzeit: 2023–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Prozesswärme und -kälte decken über 50% des industriellen Endenergiebedarfs ab, weshalb thermische Energiespeicher eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung spielen. Das Vorhaben bewertete technisch und ökonomisch die Nutzung von Speichertechnologien zur Bereitstellung von Prozesswärme aus erneuerbaren Quellen und zur Abwärmenutzung, wobei das CO2-Reduktionspotenzial abgeschätzt wurde. Ziel war die Erstellung einer Potenzialstudie und die Bildung von Konsortien für Demonstrationsprojekte, mit Fokus auf KMU.
ETAimBestand – Teilvorhaben: Modulares Thermomanagement für die wässrige Bauteilreinigung. Anwenderorientierte Werkzeuge zur Planung von Energieeffizienzmaßnahmen im Bestand
Laufzeit: 2020–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Fraunhofer ISE
Das Projekt „ETA im Bestand“ entwickelte einen Technologie- und Methodenbaukasten für die Anwendung in bestehenden Industriebetrieben. Ziel war es, den Primärenergiebedarf bei Schlüsselprozessen zu reduzieren und anwenderorientierte Werkzeuge für Energiesystemanalysen zu entwickeln, um die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen zu erleichtern.
VKTES – Erarbeitung von Vergleichskennzahlen für thermische Energiespeicher
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Das Projekt zielte darauf ab, Ingenieure bei der Planung thermischer Energiespeicher zu unterstützen, indem Kennzahlen und Methoden für verschiedene Speicherbauarten (sensibel, latent, thermochemisch) entwickelt wurden. Diese ermöglichen einen technischen und wirtschaftlichen Vergleich und die Bewertung der Eignung für Anwendungen wie Heizung oder Kühlung. Die Validierung erfolgte durch Messungen und Simulationen, wobei der Fokus auf einfach zu ermittelnden Kennzahlen lag.
SorptionTakeOff – Maßnahmen zur Steigerung der Standardisierung und Verbreitung von Sorptionskühlsystemen
Laufzeit: 2020–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Projektverbund SorptionTakeOff
Angesichts des wachsenden Kältemarktes und steigender Anforderungen an Effizienz und Klimaschutz, wurde ein smarter Systemregler für Sorptionskälteanlagen entwickelt. Dieser vereint alle Systemkomponenten, optimiert den Betrieb auch bei Teillast und ermöglicht Fernwartung mit automatischer Fehlererkennung. Um die Technologie zu vermarkten und Anwender zu schulen, wurde ein Demonstrator-Trailer konzipiert und umgesetzt.
SubSie-GALuWap – Sorptions-Verdampfer für Siedetemperaturen unter 0 °C – Gasgefeuerte Absorptions-Luftwärmepumpe mit optimierten Wärmetauschergeometrien; Teilvorhaben: Stoffdatenbestimmung, Entwicklung und Vermessung der Absorptionswärmepumpe
Laufzeit: 2019–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: TRANE-Roggenkamp, HS München
Im Projekt GALuWap wurde der Gefrierpunkt von Wasser durch Zugabe von Lithiumbromid auf etwa −17 °C abgesenkt, um seinen Einsatz in Absorptionswärmepumpen unter 0 °C zu ermöglichen.
InEs – Innovatives Energieversorgungssystem für ein gewerbliches Quartier im Wandel (Teil 1: Planung), Teilvorhaben: Entwicklung eines kellerintegrierten Wärmespeicherkonzepts und die Erstellung einer Ökobilanz der Sanierung im Vergleich zum Neubau
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Partner: Projektverbund InEs
Im Rahmen des Projekts sollte ein innovatives Energieversorgungssystem für ein Gewerbequartier in Schwarzenbach a. d. Saale geschaffen werden. Die Sanierung des Areals umfasste die Integration bestehender BHKW- und einer ORC-Anlage (Biogas aus Abwasseraufbereitung) sowie die Untersuchung von Photovoltaik und Windstrom. Geplant waren zudem ein Wärmespeicher, ein Nahwärmenetz und die Analyse von E-Mobilitätslösungen sowie die Einbindung lokaler Industriebetriebe. Ziel war eine nachhaltige Energieversorgung durch Sektorenkopplung und erneuerbare Energien.
ReWaMem – Recycling von Wäschereiabwasser mittels keramischer Nanofiltration
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Partner: Kompetenznetzwerk Wasser und Energie e.V., CHMS GmbH & Co. KG, Rauschert Kloster Veilsdorf GmbH, Fraunhofer IKTS, E.S.C.H. Engineering Service Center und Handel GmbH, Hochschule für angewandte Wissenschaften Hof
Ziel des Projekts war es, den Frischwasserbedarf in Textilwäschereien durch gezielte Aufbereitung von Abwässern zu reduzieren. Die Entwicklung wurde in einer Wäscherei beispielhaft umgesetzt, die Ergebnisse sind aber auf die gesamte Branche übertragbar. Zur Aufarbeitung wurden keramische Membranträger und Membranen in Mehrkanalrohrgeometrien mit erhöhtem Innendurchmesser bzw. als Entwicklungsalternative mit Rotationsscheibenfiltern entwickelt, jeweils mit Nanofiltrationsbeschichtung. Parallel wurden Methoden auf der Basis von Oxidationsprozessen zur Behandlung der NF-Konzentrate untersucht. Begleitend wurde außerdem ein Onlinetool weiterentwickelt, welches Textilwäschereien generell eine spezifischere Betrachtung ihrer Prozessketten ermöglicht, um Wiederverwendungspotenziale von Abwässern innerhalb ihres Unternehmens zu identifizieren.
eQBooster
Laufzeit: 2022–2024
Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Partner: eQrima Energy Solutions GmbH, APROVIS Energy Systems GmbH, OTH Amberg-Weiden
Im Rahmen des Projekts wurde eine Absorptionswärmepumpe entwickelt, die Abwärme aus Blockheizkraftwerken (BHKW) aufwertet. Die Pumpe wandelt Niedertemperaturabwärme (ca. 40 °C) in nutzbare Wärme (ca. 55–95 °C) um, die beispielsweise in Nahwärmenetze eingespeist werden kann. Diese Technologie ermöglicht eine Steigerung der Nutzwärme um 20 bis 30 % ohne zusätzlichen Energieaufwand und erzeugt so ein klimaneutrales Wärmeplus.
QEWSplus – Qualitätssteigerung oberflächennaher Geothermiesysteme
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Partner: Burkhardt GmbH, EIfER, Hochschule Biberach, H.S.W. GmbH, Hans G. Hauri KG, Fraunhofer ISE, KIT, Solites
In QEWSplus wurden wichtige Aspekte der Qualitätssteigerung oberflächennaher geothermischer Systeme, , von der Auslegung und Planung über die Ausführung bis hin zur Inbetriebnahme, untersucht und entwickelt. Das Teilvorhaben des ZAE befasste sich mit der Entwicklung eines In-Situ-Mess- und Auswerteverfahrens zur Überprüfung und Ermittlung der thermisch-energetischen Eigenschaften geothermischer Quellensysteme. Das Thermal-Response-Test-Verfahren (TRT) wurde um weitere Quellensysteme erweitert, um deren thermisches Verhalten im Untergrund charakterisieren und Auslegungsberechnungen verbessern zu können. Der bestehende TRT-Prüfstand des ZAE wurde weiterentwickelt, um Zertifizierungsregeln für TRT-Geräte zu erarbeiten. Außerdem wurde die Qualität von Verfüllmaterialien und Systemproben, insbesondere im Hinblick auf Frost-Tau-Wechsel, weiter untersucht und Möglichkeiten zu deren Verbesserung aufgezeigt.
AMThES – Anwendungsorientierte Materialcharakterisierung für thermochemische Wärmespeicher
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Im Rahmen des Projekts sollte eine anwendungsbezogene Bewertungsmethode für Sorptionsmaterialien für die thermische Energiespeicherung im Gebäude- und Industriebereich entwickelt werden. Ziel war es, geeignete Sorptionsprozesse zu identifizieren, die technische Anforderungen wie Speicherkapazität, Leistung und Stabilität erfüllen und gleichzeitig wirtschaftlich einsetzbar sind. Am Ende des Projekts sollten quantitative Aussagen zur technischen Machbarkeit und wirtschaftlichen Realisierbarkeit ausgewählter thermochemischer Materialien für relevante Energiewende-Anwendungen möglich sein, um vielversprechende Material/Anwendungs-Paare bis zur Marktreife zu entwickeln.
Emboplate – Entwicklung und Charakterisierung maßgeschneiderter Graphitwerkstoffe für die zwei Kernkomponenten von Redox-Flow-Batterie-Stacks, Bipolarplatte (BPP) sowie Monopolarplatte (MPP)
Laufzeit: 2021–2024
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Fraunhofer ISE, SGL Carbon GmbH, J. Schmalz GmbH
In „EmboPlate“ entwickelte das ZAE Mono- und Bipolarplatten im Labormaßstab. In Zusammenarbeit mit J. Schmalz und SGL Carbon wurden verschiedene Flussfelder designt, die hydraulisch und elektrochemisch charakterisiert wurden. Obwohl eine Reduzierung des Diffusionswiderstands bei konstanten Volumenströmen nicht festgestellt werden konnte, führte eine Erhöhung der Volumenströme zu einer Reduktion des Diffusionswiderstands, allerdings mit erhöhtem Energiebedarf. Bei Benchmark-vergleichbaren Volumenströmen konnte eine signifikante Reduktion des Druckverlusts (bis zu 79 %) beobachtet werden, was den Systemwirkungsgrad erhöhen kann. Simulationen zeigten zudem die Möglichkeit metallfreier Stromabnehmer, wobei eine Zelle mit einer dicken Bipolarplatte einen etwas niedrigeren Spannungswirkungsgrad aufwies.
INZELL – Netzstützung und Systemdienstleistungserbringung durch eine Industriezelle mit Inselnetzfähigkeit und Erneuerbaren Energien
Laufzeit: 2020–2023
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: TU München, TU Clausthal, Max Bögl Wind AG, INTILION AG
Die Abkehr von konventionellen Kraftwerken im Zuge nationaler Klimaschutzmaßnahmen birgt Risiken für die Systemsicherheit. Um Zuverlässigkeit zu gewährleisten, sind neue Maßnahmen nötig: Blindleistung, Momentanreserve und Netzwiederaufbau. Kostensensitive Fertigungsprozesse erfordern zudem eine stabile Stromversorgung, was Eigenabsicherung wichtiger macht. INZELL adressierte die Schnittstelle von Erneuerbaren Energien und verband die Perspektiven von Industrie und Netzbetreibern. Ziel war ein Netzmanager, der Flexibilitäten zur Systemdienstleistung nutzte und Energiekosten senkte. Ein Lastmanagementsystem stabilisierte den Inselnetzbetrieb, und Betriebsstrategien sicherten kontrollierte Netztrennung und Wiederaufbau.
GERDI – Energieeffiziente Beheizung von Oberflächen mit CO2-Erdwärmesonden
Laufzeit: 2019–2023
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Baugrund Süd, KIT, EIFER
Im Rahmen des Projekts wurde ein Freiflächenheizsystem zur Schnee- und Eisfreihaltung entwickelt, das ausschließlich oberflächennahe Erdwärme zur Versorgung eines Zweiphasenthermosiphons nutzt. Das System benötigt keine zusätzliche Antriebsenergie. Es wurden Leistungsgrenzen für Heizelemente verschiedener Durchmesser ermittelt, sowie die Auswirkungen von Füllmenge und Verdampferlänge untersucht. Diese Ergebnisse ermöglichen eine korrekte Dimensionierung zukünftiger Systeme. Ein Simulationsprogramm zur Auslegung des Erdwärmesondenfelds (GERDPy, inkl. Dokumentation und Quellcode: https://github.com/zae-bayern/GERDPy) wurde entwickelt. Abschließend wurde ein Demonstrator mit umfassender Messtechnik errichtet.
HT-VSI – Entwicklung einer Vakuumsuperisolation als hocheffiziente Wärmedämmung für industrielle Hochtemperatur-Anwendungen, Teilvorhaben: Wissenschaftliche Untersuchungen sowie Aufbau und Vermessung industrieller Pilotanwendungen
Laufzeit: 2018–2022
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Va-Q-tec AG
Im Projekt wurden neuartige, kosteneffiziente Hochtemperatur-Dämmmaterialien für industrielle Anwendungen entwickelt und untersucht. Der Fokus lag auf pulverförmigen Dämmstoffen, die bei Temperaturen bis etwa 1000 °C einsetzbar sind. Dazu wurden Herstellungsverfahren, Materialeigenschaften und Einsatzmöglichkeiten experimentell analysiert und optimiert. Ziel war es, Energieverluste in industriellen Prozessen zu reduzieren und wirtschaftlich tragfähige Lösungen für eine verbesserte thermische Effizienz bereitzustellen.
P2X Kopernikus Phase 2 – Erforschung, Validierung und Implementierung von „Power-2-X“
Konzepten
Laufzeit: 2019–2022
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Um die Versorgungssicherheit bei steigendem Anteil erneuerbarer Energien zu gewährleisten, ist der Ausbau von Flexibilitätstechnologien und Speichern, insbesondere Wasserstofferzeugung durch PEM-Elektrolyse, unerlässlich. Im Projekt wurden Langzeitstabilitäts- und Iridiumauflösungstests durchgeführt. Ergebnisse zeigten, dass neue Katalysatoren über 40.000 Stunden stabil blieben, allerdings sind weitere Untersuchungen zur Alterung notwendig.
Minakrip – Keimbildung und Kristallisation von mikroverkapselten und nanoemulgierten PCM, Teilvorhaben: Grenzflächenkristallisation und Simulation
Laufzeit: 2018–2022
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Fraunhofer ISE
Ein Hindernis für den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (PCM) ist häufig deren Verhalten bei Unterkühlung. In diesem Projekt wurde die Keimbildung in PCM durch Fremdkeime untersucht, um die Anwendbarkeit in verkapselten Systemen zu verbessern. Ziel war es, die Nutzung verschiedener organischer PCM zu erleichtern und so das Potenzial dieser Technologie voll auszuschöpfen.
coCO2vac – Projektname
Laufzeit: 2020–2023
Partner: Va-Q-tec
NEOS – Netzentwicklungsoffensive Strom
Laufzeit: 2017–2021
Partner: OTH Regensburg, Bayernwerk Netz GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, REWAG AG, SGB – SMIT
Das Projekt neos untersuchte die Herausforderungen der Energiewende, bei der erneuerbare Energien eine zentrale Rolle spielen. Ziel war es, wissenschaftlich zu erörtern, wie eine leistungsfähige und planbare Stromverteilung mit zunehmenden Anteilen volatiler Energiequellen wie Wind und Sonne sichergestellt werden kann.
open BEA – Erstellung und Einbindung von Batteriemodellen (in verschiedenen Detaillierungsstufen) in eine Open Source/Open Data Plattform zur Beantwortung verschiedener netzgebundener Fragestellungen
Laufzeit: 2018–2021
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: TU München, Reiner Lemoine Institut gGmbH
Im Projekt open_BEA wurde ein Open-Source-Modellierungstool entwickelt, um die zunehmende Kopplung von Verkehr und Stromsektor zu untersuchen. Ziel war es, die Potenziale der netzintegrierten Energiespeicherung und das Flexibilitätspotenzial batterieelektrischer Fahrzeuge zu analysieren. Die Simulationsplattform ermöglichte detaillierte Alterungs- und Leistungsmodellierungen verschiedener Speichertechnologien sowie Zeitreihensimulationen von Verteilnetzen. So konnte beispielsweise die optimale Positionierung und Dimensionierung stationärer Speicher evaluiert werden.
ELVABATTslim– Entwicklung innovativer dünner Elektroden und angepasster Flussrahmen zur Effizienzsteigerung von Vanadium Redox Flow Batterien, Teilvorhaben: Optimierung der Elektrodeneigenschaften und Performance im Stack
Laufzeit: 2019–2021
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, J. Schmalz GmbH
ELVABATTslim zielte auf die Entwicklung wartungsarmer Redox-Flow-Batterien mit Fokus auf die Wandlereinheit. Simulationen wurden experimentell bestätigt: „Slim“-Elektroden (1,4 mm dick) zeigten die gleiche Performance wie deutlich dickere (ca. 3,3 mm). Zudem wurde ein höherer Wirkungsgrad durch reduzierte Durchströmungslänge nachgewiesen. Ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur Elektrodenherstellung auf kostengünstigen Trägermaterialien wurde etabliert. Dabei wurden Prozessparameter optimiert und Nebenreaktionen, wie CO2-Freisetzung, identifiziert. Ein alternativer Precursor für die Beschichtung wurde erfolgreich entwickelt.
iAST – Industrielle Abwärmenutzung einer Gießerei durch thermische Energiespeicherung in Kombination mit einem Absorptionsprozess
Laufzeit: 2013–2021
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Gießerei Heunisch GmbH, Küttner GmbH & Co. KG
Das Verbundvorhaben iAST entwickelte ein innovatives Speicherkonzept zur Nutzung von Abwärme einer Gießerei durch thermische Energiespeicherung. Ein Zweistoffspeicher auf Basis von Quarzkies und Thermoöl ermöglichte eine deutliche Reduktion der Material- und Gesamtkosten um bis zu 50 bzw. 34 Prozent bei gleichzeitig erhöhter Speicherkapazität. Experimente mit einem Teststand und Langzeitversuche lieferten wichtige Erkenntnisse. Ein Speichermodul (50 Kubikmeter) mit Vakuum-Super-Isolation wurde entwickelt. Aufgrund der CO2-Bepreisung und des damit verbundenen wirtschaftlichen Risikos wurde die Realisierung der geplanten Pilotanlage (150 Kubikmeter) jedoch nicht umgesetzt.
PCM-Metro-2 – Dynamisches Verhalten und Alterung von PCM Komponenten
Laufzeit: 2018–2021
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Fraunhofer ISE
Das Projekt PCM-Metro-2 handelte vom dynamischen Verhalten und der Alterung von PCM-Komponenten. Es zeigte sich, dass neben Speicherkapazität und Leistung auch zeitabhängige Prozesse für eine effektive Auslegung entscheidend sind. Ziel war es, Parameter für das Verhalten auf verschiedenen Ebenen zu ermitteln und Alterungsmechanismen zu verstehen, um eine bestimmte Lebensdauer garantieren zu können. Beschleunigte Alterung durch thermische Zyklierung wurde systematisch untersucht und mit realen Erfahrungen abgeglichen, um zuverlässige Hochrechnungen zu ermöglichen.
C/sells – Das Energiesystem der Zukunft im Sonnenbogen Süddeutschlands, Teilvorhaben: Verteilte Speicher zur Erbringung systemdienlicher Leistungen in einer autonomen Zelle
Laufzeit: 2017–2020
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Im bearbeiteten Teilprojekt des Verbundvorhabens C/sells untersuchte das ZAE den Einsatz verteilter Batteriespeicher zur Bereitstellung netzdienlicher Flexibilität in Niederspannungsnetzen. Ziel war es, durch koordinierte Steuerung von Speicherclustern Spannungsprobleme infolge hoher Photovoltaik-Einspeisung zu reduzieren und Netzausbau zu vermeiden. Dazu wurden reale Systeme am Testzentrum Arzberg implementiert, Simulationen erweitert und Schnittstellen entwickelt, um Flexibilität technisch bereitzustellen und praktisch zu demonstrieren.
BioWap – mit Biomasse betriebenes Absorptionswärmepumpen- und Kälteanlagensystem; Teilvorhaben: Absorptionswärmepumpe, Wärmequelle und Gesamtsystem
Laufzeit: 2017–2020
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: HDG Bavaria GmbH
BioWap zielte auf die Entwicklung eines hocheffizienten Absorptionswärmepumpensystems mit direkter Holzhackschnitzel-Befeuerung. Das System sollte eine Heizleistung von ca. 90 kWth und eine Kühlleistung von bis zu 75 kWth bereitstellen und einen Wirkungsgrad von bis zu 200 % erreichen. Durch die direkte Kopplung von Verbrennung und Absorptionswärmepumpe (Wasser/Lithiumbromid) sollte der Brennstoffbedarf halbiert, das Biomassepotenzial effizienter genutzt und Emissionen reduziert werden. Ein integrales Hydraulik- und Steuerungsmodul wurde entwickelt, um die Installationskosten zu minimieren.
properPCM – Vorhersagemethoden und Charakterisierung von Stoffmischungen zur Entwicklung effizienter Phasenwechselmaterialien in relevanten Temperaturbereichen
Laufzeit: 2015–2020
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Das Projekt befasste sich mit der Entwicklung neuer Phasenwechselmaterialien für energierelevante Temperaturbereiche, in denen zuvor keine wirtschaftlich nutzbaren Materialien verfügbar waren. Der Fokus lag auf (Salzhydrat)-Mischungen. Durch Materialforschung, theoretische Vorhersagen und experimentelle Charakterisierung wurden vielversprechende Mischungen identifiziert und hinsichtlich ihrer Zyklenstabilität und Praxistauglichkeit optimiert. Parallel erfolgte eine technische, ökonomische und ökologische Bewertung sowie umfassende Öffentlichkeitsarbeit.
QEWS II – Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden II
Laufzeit: 2016–2020
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Burkhardt GmbH, EIfER, enOware, Hans G. Hauri KG, Hochschule Biberach, H.S.W. Ingenieurbüro, Fraunhofer ISE, KIT, Solites
Ziel des Projekts war die Verbesserung der Qualität von Erdwärmesonden in Planung, Bau und Betrieb. Zentrale Aspekte der Qualitätssicherung aus technischer, ökologischer und ökonomischer Sicht wurden bearbeitet:
- Verfahren zur Überprüfung der Messeinrichtungen für Thermal Response Tests
- Abdichtung von Erdwärmesonden-Bohrungen mit Verfüllmaterialien
- In-situ Messverfahren zur Qualitätsüberwachung und -monitoring von Erdwärmesonden
- Verfahren zur Verbesserung der Bohrlochverfüllung bei Erdwärmesonden
- Entwicklung und Implementierung konsistenter Auslegungsmodelle für oberflächennahe geothermische Anlagensysteme (GEOSYST+)
SolarSplit – Solar-elektrisch angetriebenes Heizen und Kühlen mit thermischen Speichern und optimierter Netzkopplung, Teilvorhaben: VFR-System mit Latentwärmespeicher-Speicherentwicklung
Laufzeit: 2016–2019
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: ILK Dresden, HS München, Thermofin GmbH, Swegon Germany GmbH
Das Verbundvorhaben zielte darauf ab, Lösungen zu entwickeln und erproben, um die Nutzung von Solarstrom für die Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden zu verstärken, den Eigenverbrauch zu erhöhen und die Netzbelastung zu reduzieren. Der Fokus lag auf der Entwicklung von Kälte- und Wärmespeichern für Mono-Split- und VRF-Multi-Split-Systemen, um das Energiespeicherdefizit insbesondere bei VRF-Systemen zu beheben. Die entwickelten Speicher sollen die Effizienz steigern, eine Wärmeverschiebung ermöglichen und eine optimierte Netzintegration gewährleisten. Das Projekt umfasste Recherchen, die Entwicklung prognosebasierter Regulierungsalgorithmen, die Entwicklung von Speicherlösungen für Mono-Split- und VRF-Systeme sowie die Evaluierung und den Vergleich mit konventionellen Systemen.
CleanTechCampus Garching – Entwicklung ganzheitlich optimierter, nachhaltiger und übertragbarer Energiekonzepte für komplexe Mischgebiete am Beispiel der TUM Campus Garching, Teilprojekt 2: Optimierung und Weiterentwicklung der Wärme- und Kälteinfrastruktur
Laufzeit: 2016–2019
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Das Projekt behandelte ein innovatives Energiekonzept für den Campus Garching der TU München, das als Vorbild für komplexe Gebiete dienen sollte. Ziel war es, neben einer Roadmap und einem Netzausbauplan, eine übertragbare Methodik für Konzeptplanung und -entwicklung zu erarbeiten und den Einsatz neuartiger Technologien zu evaluieren. Der Fokus lag auf Reduktion des Energiebedarfs, Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien und Nutzung des Campus als Living-Lab. Im Projekt wurde ein integraler Ansatz verfolgt, der Gebäude, Netze, Erzeugung, Speicherung sowie die Sektoren Strom, Wärme und Kälte berücksichtigte und durch ein interdisziplinäres Team bearbeitet wurde. Durch detaillierte Modellierung und Optimierungsansätze wurde das Zusammenspiel der Technologien untersucht und eine hohe Reaktionsfähigkeit für verschiedene Szenarien gewährleistet.
futureSuN – Analyse, Bewertung und Entwicklung zukunftsfähiger Anlagenkonzepte für solare Nahwärmeanlagen mit saisonaler Wärmespeicherung, Teilprojekt C: Querauswertung saisonaler solarer Langzeitwärmespeicher in Nahwärmenetzen
Laufzeit: 2017–2019
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: SIZ energie+, IGTE Universität Stuttgart, SIZ EGS
Das Forschungsprojekt futureSuN untersuchte die Langzeitperformance von solarunterstützten Nahwärmeversorgungsanlagen (SuN) in Deutschland. Es wurden Anlagen, die seit den 1990er Jahren erprobt wurden, wissenschaftlich dokumentiert und bewertet, um Simulationsmodelle zu verbessern und neue, zukunftsfähige Energieversorgungskonzepte zu entwickeln. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Reduktion von CO2-Emissionen zur Erreichung der Klimaschutzziele.
P2X – Erforschung, Validierung und Implementierung von „Power-to-X“ Konzepten, Teilvorhaben I1
Laufzeit: 2016–2019
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Das Kopernikus-Projekt P2X forschte an Power-to-X-Technologien zur Umwandlung von erneuerbarem Strom in synthetische Kraftstoffe, Kunststoffe und chemische Grundstoffe. Die ersten Projektphasen umfassten die Untersuchung verschiedener Technologien, während die dritte Phase auf die Herstellung von nachhaltigem Kerosin (eKerosin) fokussierte. Das Projekt entwickelte Roadmaps zur Bewertung und Weiterentwicklung von P2X-Technologien und beinhaltete Demonstrationsvorhaben zur Vorbereitung der industriellen Umsetzung. Das ZAE untersuchte Möglichkeiten zur Reduktion des Verbrauchs von Iridium beim Bau von Wasserstoffelektrolyseuren.
ElVaBatt– Entwicklung innovativer Elektroden zur Leistungs- und Effizienzsteigerung von Vanadium Redox Flow Batterien, Teilvorhaben: Elektrodenentwicklung und -anpassung für die Integration in den Stack
Laufzeit: 2015–2018
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, J. Schmalz GmbH
ElVaBatt zielte darauf ab, effiziente und wartungsarme Redox-Flow-Batterien zur Kompensation von Schwankungen erneuerbarer Energien bereitzustellen. Der Fokus lag auf der Verbesserung der porösen Elektroden, wobei ein neues Materialkonzept eine Leistungsdichteerhöhung um mindestens Faktor 2 versprach. Dies sollte kompaktere Wandler, reduzierte Kosten und eine beschleunigte Markteinführung ermöglichen.
DiTES4Grid – Thermische Speicher als verschiebbare Lasten in elektrischen Netzen, Teilprojekt: Begleitforschung und Mitarbeit/Leitung des IEA-ECES Annex 28
Laufzeit: 2014–2018
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: BSH Hausgeräte GmbH
Im Projekt „DiTES4Grid“ wurden Haushaltskühlschränke mit thermischen Speichern auf Basis von Phasenwechselmaterialien entwickelt, um elektrische Lasten zeitlich verschieben zu können. Ziel war die bessere Integration erneuerbarer Energien ins Stromnetz. Dazu wurden PCM-Speicher in Kühl-/Gefrierkombinationen integriert und unter realen Bedingungen getestet. Die Geräte konnten den Stromverbrauch gezielt in Ladezeiten verlagern und bis zu 95 % der elektrischen Last verschieben. Zudem wurde aufgezeigt, dass thermische Speicher wirtschaftlich mit Batteriespeichern konkurrieren konnten.
ETAFabrik – Energieeffiziente Fabrik für interdisziplinäre Technologie-und Anwendungsforschung, Teilvorhaben: Energieeffiziente Bauteilreinigung, thermische Interaktion Fabrikgebäude, Gebäudetechnik, Prozesskette
Laufzeit: 2013–2018
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: TU Darmstadt, Bosch Rexroth, EMAG Maschinenfabrik GmbH, IVA Schmetz GmbH, MAFAC – E. Schwarz GmbH & Co. KG
Im Forschungsprojekt ETA-Fabrik wurde eine energieeffiziente Produktionsfabrik entwickelt und als Demonstrator aufgebaut. Ziel war die ganzheitliche Vernetzung von Maschinen, Gebäudetechnik und Energiesystemen zur Reduktion des Energieverbrauchs in der Industrie. Dazu wurden Abwärmenutzung, thermische Speicher, intelligente Steuerungssysteme und Simulationsmodelle erprobt. Die Untersuchungen zeigten, dass durch die entwickelten Maßnahmen bis zu 45 % Primärenergie sowie erhebliche CO₂-Emissionen eingespart werden konnten.
MAKSORE – Materialien und Komponenten für Sorptionswärmespeicher mit hoher Energiedichte, Teilvorhaben: Speicherkonzept C ‚Absorptionswärmespeicher‘
Laufzeit: 2014–2018
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Partner:
In MAKSORE wurden thermische Sorptionsspeicher mit hoher Energiedichte entwickelt und untersucht, um Energie effizienter speichern und erneuerbare Energien besser nutzbar machen zu können. Dazu wurde eine Versuchsanlage für Absorptionswärme- und Kältespeicher mit Lithiumbromid-Lösung aufgebaut und experimentell getestet. Die Untersuchungen zeigten die grundsätzliche Funktionsfähigkeit des Speicherkonzepts sowie eine hohe Messgenauigkeit und Flexibilität der Anlage. Zudem wurden Potenziale zur Weiterentwicklung effizienter Absorbersysteme identifiziert.
Adam & Eva – Entwicklung eines solarthermischen Wärmepumpenheiz- und -kühlsystems
Laufzeit: 2012–2017
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Karl Lausser GmbH, Scherdel Energietechnik GmbH
Das Projekt zielte darauf ab, ein solarthermisches Wärmepumpenheiz- und -kühlsystem auf Basis einer mehrstufigen Lithiumbromid-Absorptionswärmepumpe zu entwickeln. Es sollte ein konfektioniertes System mit integrierter Hydraulik und Steuerung entwickelt werden, um Planungsaufwand und Kosten zu reduzieren. Ein Entwicklungsschwerpunkt lag auf dem Hochtemperaturgenerator (HTG) mit einem innovativen Naturumlauf-Austreiber, um eine kompaktere Bauweise zu ermöglichen. Die Ergebnisse des Projekts waren positiv, jedoch blieb Optimierungspotenzial hinsichtlich der thermischen Effizienz der Absorptionswärmepumpe.
effKK II – Entwicklung einer hocheffizienten Kraft-Wärme-Kälte-Anlage, Teilprojekt: Kopplung von BHKW und zweistufiger Absorptionskältemaschine mit separater Nutzung von Rauchgas und Niedertemperaturwärme
Laufzeit: 2012–2017
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Scherdel Energietechnik GmbH
Im Projekt EFFKKII wurde eine hocheffiziente Kraft-Wärme-Kältekopplungsanlage entwickelt. ZAE und Scherdel Energietechnik kombinierten ein Blockheizkraftwerk mit einer zwei-/einstufigen Absorptionskältemaschine zur direkten Nutzung von Rauchgaswärme. Dafür wurden Komponenten konstruiert, Laboranlagen aufgebaut, Regelungs- und Hydraulikkonzepte getestet sowie thermodynamische Wirkungsgrade verbessert. Die Versuche belegten das Potenzial einer kompakten, effizienteren Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.
SmartGridSolar – Integration von Photovoltaik in Niederspannungsnetze
Laufzeit: 2015–2017
Förderung: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, Freistaat Bayern
Partner: Areva, Bayernwerk, Fraunhofer IIS, Fraunhofer IISB, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, GILDEMEISTER energy solutions, HofEnergie+Wasser GmbH, Hochschule Hof, IBC Solar AG, Rauschert GmbH, Rehau, SMA Solar, WAGO
Ziel von Smart Grid Solar war die Entwicklung und Erprobung intelligenter Lösungen für Verteilnetze mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Im Mittelpunkt standen das Zusammenspiel von Photovoltaik, Energiespeichern und steuerbaren Verbrauchern sowie Strategien für einen sicheren und effizienten Netzbetrieb unter Praxisbedingungen.
FinGerS – Solar Heating and Cooling in Northern and Central Europe
Laufzeit: 2013–2017
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, Savo-Solar Oyj, Scherdel Energietechnik GmbH
Im deutsch-finnischen Forschungsprojekt FinGerS wurde ein innovatives solarthermisches Heiz- und Kühlsystem für Nord- und Mitteleuropa entwickelt und demonstriert. Projektpartner aus Deutschland und Finnland kombinierten verbesserte Hochtemperatur-Solarkollektoren mit einer Absorptionskälteanlage und Wärmepumpenfunktion sowie biomassegestützter Backupwärme. Dazu wurden Simulationen und Laborversuche durchgeführt und eine Pilotanlage in Finnland gebaut. Die Ergebnisse belegten hohe Energieeffizienz, deutliche CO₂-Einsparpotenziale und die technische Machbarkeit kompakter solarthermischer Wärme- und Kälteversorgungssysteme für Gebäude und industrielle Anwendungen in Nordeuropa.
PC-Cools_S – Entwicklung eines Latentwärmespeichers und eines PCM-Slurry auf Salzhydratbasis mit Phasenwechseltemperatur 15 °C
Laufzeit: 2013–2017
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partner: Vaillant GmbH
Im Projekt PC-Cools_S wurden Latentwärmespeicher und Phase-Change-Slurries auf Salzhydratbasis für die energieeffiziente Gebäudekühlung entwickelt. ZAE Bayern und Vaillant entwickelten, charakterisierten und testeten neue PCM-Materialien mit Schmelztemperaturen um 15 °C sowie zentrale Speicherkonzepte. Dazu wurden Materialeigenschaften, Zyklenstabilität, Unterkühlung, Speicherdesigns und Wärmeübertrager untersucht. Die Ergebnisse belegten die technische Machbarkeit effizienter, komfortsteigernder und emissionsärmerer Kühlsysteme mit hohem Potenzial für zukünftige Gebäude- und Energienetze.
PC-Cools_V – Entwicklung von Salzhydraten mit Phasenwechseltemperaturen von 15°C und 21°C samt geeigneter Verkapselungen
Laufzeit: 2012–2017
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Promat GmbH, Rubitherm Technologies GmbH
Im Projekt PC-Cools_V wurden Salzhydrat-Phasenwechselmaterialien mit passenden Phasenwechseltemperaturen für die energieeffiziente Gebäudekühlung entwickelt und charakterisiert. ZAE Bayern, Rubitherm und Promat untersuchten geeignete PCM-Materialien, Makro- und Mesoverkapselungen sowie innovative Konzepte der Kälteverteilung mittels Phase-Change-Slurries, Heatpipes und PCM-Kühldecken. Dazu wurden thermische Modellierungen, Materialentwicklungen und Systemstudien durchgeführt. Die Ergebnisse belegten das Potenzial salzhydratbasierter PCM-Systeme zur Reduktion von Kühlenergiebedarf, Lastspitzen und CO₂-Emissionen in Gebäuden.
MIKOPUK – Unterkühlung in mikrokompartierten organischen PCM
Laufzeit: 2012–2016
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Fraunhofer ISE
In MIKOPUK wurden Unterkühlungsphänomene in mikrokompartierten organischen Phasenwechselmaterialien untersucht. Fraunhofer ISE und ZAE Bayern analysierten insbesondere mikroverkapselte und emulgierte Alkane hinsichtlich Kristallisation, Keimbildung und Partikelgrößenabhängigkeit. Dazu wurden thermische und neuartige optische Messverfahren entwickelt, automatisierte Auswertungsmethoden implementiert sowie geeignete Nukleationskeime identifiziert. Die Ergebnisse verbesserten das Verständnis latenter Wärmespeicherung und schufen Grundlagen zur gezielten Optimierung effizienter PCM-Speicher für zukünftige Energieanwendungen.
PVT-Hybrid – Schwach konzentrierender PV-T Kollektor für hohe Gesamteffizienz
Laufzeit: 2012–2015
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Im Forschungsprojekt PVT-Hybrid wurden konzentrierende photovoltaisch-thermische Hybridkollektoren mit Compound-Parabolic-Concentrator-Reflektoren entwickelt und untersucht. Dazu wurden optische, thermische und elektrische Modelle erstellt, Strahlungsverteilungen simuliert sowie Gesamtwirkungsgrade analysiert. Besonderes Augenmerk lag auf der Vergleichmäßigung der Einstrahlung, der thermischen Anbindung der PV-Zellen und der energetischen Bewertung gegenüber konventionellen Solarthermie- und Photovoltaiksystemen. Die Ergebnisse belegten das Potenzial des Systems für hohe Primärenergieeinsparungen und effiziente solare Wärme- und Stromerzeugung.
IEA SHC Task 48: Quality assurance and support measures for Solar Cooling
Laufzeit: 2012–2015
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: IEA SHC TCP
In Task 48 des Solar Heating and Cooling Programme der IEA ging es um Verfahren und Werkzeuge zur Qualitätssicherung solarthermischer Kühl- und Heizsysteme. Im Fokus standen standardisierte Prüf- und Planungsmethoden, Qualitätskriterien für Komponenten und Gesamtsysteme, Good-Practice-Leitfäden sowie politische und marktbezogene Empfehlungen zur Förderung zuverlässiger, effizienter und wirtschaftlicher Solarkühlung.
MobS II – Mobile Sorptionsspeicher zur industriellen Abwärmenutzung Grundlagen und Demonstrationsanlage
Laufzeit: 2009–2014
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Hoffmeier Industrieanlagen GmbH & Co. KG., MHB Betriebsführungs GmbH, Jäckering Mühlen, und Nährmittelwerke GmbH
MOBS II behandelte die Entwicklung und Demonstration eines mobilen Sorptionswärmespeichers zur Nutzung industrieller Abwärme. Wärme aus einer Müllverbrennung wurde thermochemisch gespeichert, per Lkw zu einem Mühlenwerk transportiert und dort genutzt. Ziel war die wirtschaftliche Erschließung räumlich getrennter Abwärmequellen, die Demonstration des Gesamtsystems unter Praxisbedingungen sowie die Verbesserung von Speichermaterialien und Systemintegration.
Neuartige rückseitige Wärmedämmung für Flachkollektoren: Vergleich von Folien- und Vakuumsuperisolation
Laufzeit: 2012–2014
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Vaillant GmbH
Im Projekt wurden neuartige Dämmkonzepte für Flachkollektoren entwickelt und bewertet, um deren Wirkungsgrad, Langzeitstabilität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Untersucht wurden feuchtigkeitsunempfindliche Luftspalt- und Foliendämmungen, eine integrierte Vakuumsuperisolation sowie optimierte Vorderseitendämmungen. Prototypen wurden simuliert, gebaut und experimentell getestet. Die Ergebnisse zeigen Potenzial für effizientere, flachere und kostengünstige solarthermische Kollektoren, insbesondere zur Bereitstellung von Prozesswärme und solare Kühlung.
KubALiBr II – Absorptionskältemaschine auf Basis kompakter Plattenapparate
Laufzeit: 2010–2014
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: TTZ GmbH & Co. KG
Ziel des Projekts war die Entwicklung neuartiger offener Plattenwärmeübertrager als kostengünstige Alternative zu Rohrbündelwärmeübertragern in kleinen Absorptionskältemaschinen. Dafür wurden Geometrie, Benetzung, Medienverteilung und Betriebsparameter numerisch und experimentell optimiert. Die entwickelten Komponenten wurden in einer Demonstrationsanlage erprobt und bewiesen ihr Potenzial für kompaktere, effizientere und wirtschaftlichere thermisch angetriebene Kältemaschinen.
EWOK – Energetisch und wirtschaftlich optimierte Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
Laufzeit: 2012–2014
Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Partner: Danpower
Ziel des Projekts war die Optimierung eines Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystems mit Blockheizkraftwerk und einer extern gekoppelten zwei-/einstufigen Absorptionskältemaschine. So sollte die Abwärme des BHKW flexibel für Heizung und Kälteerzeugung nutzbar gemacht und die Energieausnutzung insbesondere bei gleichzeitigem Wärme- und Kältebedarf gesteigert werden.
SARA LiCl – Speicherung und Umwandlung industrieller Abwärme zur Raumklimatisierung durch offene Absorption
Laufzeit: 2009–2014
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: L-DCS Technology GmbH
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines offenen Sorptionssystems, das industrielle Abwärme oder Solarwärme zur Gebäudeklimatisierung nutzt und überschüssige Wärme gleichzeitig in einer flüssigen Salzlösung speichern und transportieren kann. Dafür wurden Low-Flow-Sorptionskomponenten, Fertigungstechniken sowie Speicher- und Transportkonzepte bis zur Demonstrationsanlage weiterentwickelt und unter technischen sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten bewertet.
EnFoVerM – Entwicklung neuartiger PCM, formstabiler PCM und PCM-Verbundmaterialien mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit
Laufzeit: 2009–2014
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Ziel des Projekts war die Entwicklung neuer Phasenwechselmaterialien (PCM) mit verbesserter Speicherkapazität, Zyklenstabilität und definierten Schmelztemperaturen für die Latentwärmespeicherung. Dazu wurden organische und anorganische Stoffe sowie deren Mischungen systematisch untersucht, neue eutektische PCM entwickelt und ihre thermophysikalischen Eigenschaften für unterschiedliche Temperaturanwendungen charakterisiert.
SolarHeatCool + PCM – Solares Heizen und Kühlen mit Absorptionskälteanlage und Latentwärmespeicher
Laufzeit: 2009–2013
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Clina-Bionic Systems GmbH
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Latentwärmespeichers auf Basis von Phasenwechselmaterialien (PCM) für solarthermische Heiz- und Kühlsysteme. Der Speicher sollte die Rückkühlung von Sorptionskältemaschinen verbessern und gleichzeitig solare Wärmeüberschüsse für den Heizbetrieb speichern. Dafür wurden Speicherkonzept, Wärmeübertrager, Regelung und Systemintegration entwickelt und in Demonstrationsanlagen unter realen Betriebsbedingungen erprobt.
DEENIF – Demonstration von Energieeffizienz und des Einsatzes erneuerbarer Energieträger am Neubau eines innovativen Forschungsgebäudes
Laufzeit: 2010–2013
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner:
Im Projekt entstand das Energy-Efficiency-Center (EEC) in Würzburg als Demonstrationsgebäude für neuartige energieeffiziente Gebäudetechnologien. Im Mittelpunkt standen die Entwicklung und Integration einer sorptionsgestützten Lüftungs- und Klimaanlage sowie einer passiven Infrarot-Nachtkühlung zur regenerativen Kälteversorgung. Ergänzt wurden diese durch innovative Gebäudehülle, Kühldecken mit Phasenwechselmaterialien und weitere Komponenten, die im Gesamtsystem erprobt und optimiert wurden.
EvaSolK – Evaluierung der Chancen und Grenzen von solarer Kühlung im Vergleich zu Referenztechnologien
Laufzeit: 2010–2012
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: Fraunhofer ISE, ILK Dresden
Im Mittelpunkt von EvaSolK stand der Vergleich solarthermischer und photovoltaisch gestützter Kühlsysteme mit konventioneller Kältetechnik. Untersucht wurden deren Potenziale für Gebäude- und Prozesskühlung hinsichtlich Primärenergiebedarf, CO₂-Emissionen und Wirtschaftlichkeit, um geeignete Einsatzbereiche der verschiedenen Technologien zu identifizieren.
Superisolierter Heißwasser-Langzeitwärmespeicher
Laufzeit: 2010–2012
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Für die langfristige Speicherung von Solar- und Abwärme wurde ein neuartiger großvolumiger Heißwasserspeicher mit Vakuumsuperisolation entwickelt. Der Speicher kombiniert eine besonders effiziente Wärmedämmung mit hoher Speicherdichte und stabiler thermischer Schichtung, um Wärmeverluste deutlich zu reduzieren und die saisonale Nutzung erneuerbarer Energien sowie industrieller Abwärme in Gebäuden und Wärmenetzen zu ermöglichen.
SOPHA – Optimierung von Biomasse-Kleinfeuerungssystemen durch hydraulisch-regelungstechnische Konzeptverbesserung und Entwicklung einer neuartigen sorptiven Wärmeauskopplung zur Erzielung hoher Effizienz und geringer Emissionen
Laufzeit: 2009–2012
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
In SOPHA wurden Konzepte zur Steigerung von Wirkungsgrad und Umweltverträglichkeit von Biomasseheizungen entwickelt und bewertet. Im Mittelpunkt standen die Optimierung von Auslegung und Betriebsweise von Pelletkesseln sowie eine neuartige sorptive Abgaswärmenutzung auf Basis von Lithiumchlorid zur Rückgewinnung zusätzlicher Wärme aus dem Abgas.
Bundesmessprogramm zur Weiterentwicklung der kleintechnischen Biomassevergasung
Laufzeit: 2009–2012
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
In diesem Vorhaben wurden kleintechnische Biomassevergasungsanlagen systematisch hinsichtlich Effizienz, Umweltwirkung und Wirtschaftlichkeit bewertet. Dazu entstanden einheitliche Bilanzierungs- und Bewertungsmethoden, die eine objektive Vergleichbarkeit unterschiedlicher Vergaserkonzepte ermöglichen. Ergänzend wurden ausgewählte Anlagen messtechnisch untersucht, um technologische Stärken und Schwachstellen zu identifizieren und Grundlagen für die Weiterentwicklung dezentraler Holzvergasungssysteme zu schaffen.
Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden und Erdreichkollektoren
Laufzeit: 2007–2011
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Im Vorhaben wurden Thermal-Response-Tests (TRT) für die Auslegung von Erdwärmesonden grundlegend weiterentwickelt. Neue Mess- und Auswerteverfahren ermöglichen eine genauere Bestimmung thermischer Untergrundeigenschaften, auch unter komplexen Randbedingungen wie Grundwasserströmung oder unterschiedlichen Gesteinsschichten. Ergänzend entstanden Verfahren zur Qualitätssicherung von Erdwärmesonden sowie Empfehlungen für eine zuverlässigere Planung und Dimensionierung geothermischer Anlagen.
ORCmetall – Steigerung der Energieeffizienz durch Verstromung von Abwärme aus energieintensiven Industrieprozessen
Laufzeit: 2007–2011
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Im Mittelpunkt von ORCmetall stand die Nutzung der Abwärme diskontinuierlich betriebener Elektro-Lichtbogenöfen zur Stromerzeugung mittels Organic-Rankine-Cycle. Entwickelt wurde ein integriertes Konzept aus staubresistentem Abgas-Wärmeübertrager, Thermoölspeicher und ORC-System zur Nutzung stark schwankender Abwärmeströme. Das Wärmeübertragerkonzept reduziert den Reinigungsaufwand und ermöglicht Gesamtwirkungsgrade von 16 % bei Stromerzeugung beziehungsweise bis zu 40 % bei Kraft-Wärme-Kopplung.
PiaTherm – Umweltinerte, emissionsfreie und autarke Niedertemperaturweichenheizung
Laufzeit: 2007–2010
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Partner: PINTSCH ABEN Geotherm GmbH
Entwickelt wurde eine geothermische Niedertemperatur-Weichenheizung, die Erdwärme über ein mit CO₂ betriebenes Wärmerohr ohne Pumpen, externe Energieversorgung oder aktive Regelung nutzt. Ziel war eine emissionsfreie und wartungsarme Alternative zu konventionellen Weichenheizungen. Die Funktionsfähigkeit und Betriebstauglichkeit des autarken Systems wurden im Pilotbetrieb unter winterlichen Bedingungen nachgewiesen. Die Technologie ist kommerziell erhältlich.
Entwicklung von Absorptionskälteanlagen und -wärmepumpen zur effizienten Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
Laufzeit: 2005–2009
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
In diesem Vorhaben wurde ein neuartiges Verfahren zur Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung entwickelt, das Hoch- und Niedertemperaturwärme in einer zweistufigen Absorptionskältemaschine kombiniert. So lässt sich die Abwärme von Blockheizkraftwerken effizienter zur Kälteerzeugung nutzen und die Energieausnutzung des Gesamtsystems steigt. Das Konzept erweiterte die Einsatzmöglichkeiten thermisch angetriebener Kältemaschinen insbesondere bei wechselnden Betriebsbedingungen.
Nutzung von Abwärme durch mobile Sorptionsspeicher
Laufzeit: 2005–2009
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Entwickelt wurde ein mobiles Wärmespeichersystem auf Zeolithbasis für die Speicherung und den Transport industrieller Abwärme. Die transportierte Wärme kann zeitlich und räumlich entkoppelt für Heizung, Klimatisierung und Trocknungsprozesse genutzt werden. Potenzielle Anwendungen sowie technische und wirtschaftliche Einsatzbedingungen wurden anhand konkreter Industriebeispiele untersucht.
Solarthermie 2000plus – Solare Klimatisierung mit kompakter Wasser/LiBr-Absorptionskälteanlage
Laufzeit: 2005–2009
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Entwickelt wurde ein solares Klimatisierungssystem, das eine Wasser/Lithiumbromid-Absorptionskältemaschine mit einem trockenen Rückkühler und einem Latentwärmespeicher kombiniert. Der Latentwärmespeicher puffert die beim Kühlbetrieb anfallende Abwärme und ermöglicht so einen effizienten Betrieb ohne Nasskühlturm. Die Nutzung des Systems erlaubt eine Vereinfachung der Anlagentechnik, verhindert hygienische Probleme der Nasskühlung und erweitert die Einsatzmöglichkeiten solarer Klimatisierungssysteme.
Solaroptimiertes Bauen, Teilkonzept 2 Querschnittsauswertung ‚Solarunterstützte Klimatisierungsanlagen in Deutschland‘
Laufzeit: 2000–2003
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Entwickelt wurde eine Triple-Effect-Absorptionskältemaschine, die in einem mehrstufigen Kälteprozess flüssige und feste Sorptionsmittel kombiniert. Die Kopplung der beiden Verfahren steigert die Primärenergieeffizienz gegenüber konventionellen Absorptionskältemaschinen. Ergänzend entstanden Konzepte für den Anlagenbetrieb und die Regelung, um die neue Kältemaschine unter unterschiedlichen Lastbedingungen effizient einsetzen zu können.
Entwicklung eines standardisierten Abnahmeverfahrens für solarthermische Großanlagen
Laufzeit: 2000–2003
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Entwickelt wurde ein standardisiertes Prüfverfahren zur Abnahme großer solarthermischer Anlagen. Das In-situ-Kurzzeittestverfahren ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Bestimmung des zu erwartenden Jahresertrags direkt an der installierten Anlage, ohne in das System einzugreifen. Dadurch lässt sich die thermische Leistungsfähigkeit objektiv bewerten und die Qualitätskontrolle solarthermischer Großanlagen deutlich vereinfachen.
Triple-Effekt Maschine mit festem und flüssigem Absorber
Laufzeit: 1995–2000
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Entwickelt wurde eine Triple-Effect-Absorptionskältemaschine, die einen Latentwärmespeicher zur zeitlichen Entkopplung von Antriebs- und Kälteleistung nutzt. Dadurch kann überschüssige Wärme zwischengespeichert und bei Bedarf für den Kälteprozess bereitgestellt werden. Das Maschinenkonzept steigert die Primärenergieeffizienz und verbessert den Betrieb auch bei wechselnden Lastbedingungen.
TCS II – Prozesswärmekollektor mit Direktverdampfung
Laufzeit: 1995–1998
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Entwickelt und erprobt wurde ein thermochemischer Wärmespeicher auf Zeolithbasis zur Speicherung von Fernwärme. Der Speicher ermöglicht die zeitliche Entkopplung von Wärmeangebot und -bedarf und kann Lastspitzen im Fernwärmenetz ausgleichen. Dazu wurden ein Prototyp aufgebaut, das Betriebsverhalten unter Praxisbedingungen untersucht sowie das Speicherkonzept technisch und wirtschaftlich bewertet.
Entwicklung von Absorptionskälteanlagen für den Einsatz in Fernwärmenetzen, Teilvorhaben Feldtest einer Absorptionskältemaschine in Fernwärmenetzen
Laufzeit: 1995–1998
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Partner: Berliner Kraft- und Licht-AG, Stadtwerke Düsseldorf
Entwickelt wurde eine Absorptionskältemaschine für den Einsatz in Fernwärmenetzen mit Vorlauftemperaturen von 70 bis 95 °C. Das Maschinenkonzept ermöglicht die wirtschaftliche Kälteerzeugung auch bei den im Sommer üblichen niedrigen Netztemperaturen und verbessert damit die Auslastung bestehender Fernwärmenetze sowie angeschlossener Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Die Praxistauglichkeit wurde in zwei Pilotanlagen unter realen Betriebsbedingungen nachgewiesen.
Prozesswärmekollektor mit Direktverdampfung
Laufzeit: 1994–1997
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Zur Bereitstellung industrieller Prozesswärme wurde ein Sonnenkollektor zur direkten Dampferzeugung weiterentwickelt. Konstruktive Änderungen reduzierten Wärmeverluste im System und ermöglichten eine zuverlässige Dampferzeugung unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen. So entstand eine seriennahe Lösung für die solare Erzeugung von Prozessdampf.
Solarunterstützte Klimatisierung über Sorption Phase II
Laufzeit: 1994–1996
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft
Partner: SOLVAY Deutschland, Menerga Apparatebau
Für die solar unterstützte Klimatisierung wurde ein Sorptionskühlsystem mit Wärmespeicherung in einer Salzlösung weiterentwickelt. Im Mittelpunkt stand ein Sorptionsentfeuchter, dessen Austauschflächen und Verteilung der Salzlösung für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb verbessert werden sollten. Die Arbeiten bestätigten das Funktionsprinzip und lieferten geeignete Teillösungen, zeigten jedoch weiteren Entwicklungsbedarf für eine serienreife Umsetzung.