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bei ennoble power - Forschungslabor für Erneuerbare Energien und Thermodynamik


Forschungsprojekt: Mikro-Holzgasbrenner

Holzpellets enthalten auf natürlichem Wege gespeicherte Sonnenenergie. Sie weisen eine hohe Energiedichte auf und sind als Schüttgut im Handel kostengünstig erhältlich. Erhitzt man die kleinen Presslinge über eine bestimmte Temperatur hinaus, so setzen sie ein leicht brennbares Holzgas frei. Auf Grund dieser Vorteile haben sich bereits eine Reihe von Heizgeräten für Wohn- und Gewerbergebäude etabliert. Die Heizleistung dieser Anlagen reicht von rund 10 kW bis zu 100 kW. Doch auch für den mobilen Bereich ergeben sich interessante Anwendungsmöglichkeiten des erneuerbaren Brennstoffes. Hierfür ist allerdings ein Down-Scaling gegenüber herkömmlichen Geräten um den Faktor 10 erforderlich. In einem aktuellen Forschungsprojekt wurde nun ein Prototyp eines kompakten Pellet-Holzgasbrenners aufgebaut. Die Leistung läßt sich in einem Bereich zwischen 500 und 2000 Watt sehr gut einstellen. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt neben der Neukonzeption der mechanischen Verfahrenstechnik in der Konstruktion des Brennraumes, der thermischen Prozessführung und der sensorgesteuerten Regelung. Unanbhängiges Forschungsprojekt von ennoble power.


Konzeptstudie: Wasserstofftankstelle

Die nächste Generation der Elektromobilität wird neben hochstromfähigen Akkumulatoren auch Brennstoffzellen mit an Bord führen. Hiermit kann in einem kontinuierlichen Fließprozess elektrische Energie für das Laden der Akkus oder den direkten Antrieb bereit gestellt werden. Die Reichweite der Fahrzeuge kann auf diese Weise gut verdreifacht werden. Nach einer Studie von McKinnsey werden bereits in 5 Jahren mehrere Hunderttausend Brennstoffzellen PKW auf Deutschlands Strassen unterwegs sein. Wasserstoffgas kann vergleichbar mit herkömmlichem Benzin – allerdings unter Druck – getankt werden. Hierfür stehen jedoch erst gut ein Dutzend öffentliche Tankstellen in Deutschland bereit. In einer aktuellen Konzeptstudie wurde nun eine wirtschaftlich interessante Allternative aufgezeigt: Mit einer kleinen Geräte-Einheit kann mit Strom aus der Solarstromanlage der Sprit für den täglichen Pendelverkehr im eigenen Carport kostengünstig produziert werden. Eine spezielle Verdichtersteuerung und Ventiltechnik wurden zum Patent angemeldet. Unabhängige Studie von ennoble power.


Grundlagenforschung: Verdampfung an der 3-Phasen-Kontaktlinie

In einer komplexen Siedeapparatur werden einzelne Dampfblasen auf der Oberseite einer dünnen Heizfolie erzeugt. Auf der Rückseite der Heizfolie lässt sich mittels einer IR-Kamera der Temperaturabdruck des anwachselnden Blasenfusses darstellen. Hier existiert die so genannte Mikrozone, ein sehr schmaler Bereich an der 3-Phasen-Kontaktlinie zwischen Heizwand, Flüssigkeit und Dampf. Nach theoretischen Modellen von P. Stefan kommt es auf einer Ausdehnung von wenigen Mikrometern zu einer sehr starken lokalen Verdampfung. In den Versuchen konnte, nach Lösen des inversen Wärmeleitproblems, einen ringförmigen Bereich mit extrem hoher Wärmestromdichten bildhaft dargestellt werden. Doktorarbeit am Fachgebiet für Technische Thermodynamik, TU Darmstadt


Beratungsprojekt: green-i-tower

Moderne Rechenzentren verwalten, speichern und verarbeiten riesige Datenmengen in so genannten Server-Racks. Nebenbei wird bei diesen Prozessen auch eine große Menge Wärme produziert, die aufwendig abgeführt werden muss. So müssen Rechenzentren häufig über ein Drittel ihrers Energiebedarfs für Vetnilation und Kühlung aufwenden. Um dem zu entgegnen wurde der Green-i-Tower konzipiert: Ein Mega-Rechenzentrum in Form eines hohen Turmes, in dem die Server-Racks auf jeder Ebene ringförmig um einen Frischluftschacht angeordnet sind. Durch die hierbei entstehende vertikale Thermik kann auf ein Großteil der Ventilatoren verzichtet werden. Da in einer äußeren Glashülle zusätzlich warme Luft nach oben strömt, können - nach dem Prinzip eines Aufwindkraftwerks – Turbinen zur Stromerzeugung in der Spitze des Turms angetrieben werde. Die Berechnung der Thermodynamik und Strömungsmechanik erfolgte von ennoble power im Auftrag von Dipl. Ing. Architekt Bernhard Lenz, Fachbereich Architektur, TU Darmstadt, FG Entwerfen und Gebäudetechnologie.


 

Forschungsprojekt: Alkalische Brennstoffzellen

Alkalische Elektrolyse- und Brennstoffzellen bieten einige Vorteile gegenüber PEM-Brennstoffzellen: Sie haben einen hohen elektrischen Wirkungsgrad und sie können mit verhältnismäßig günstigen Materialen hergestellt werden. Für die Katalysatoren können statt Platin, Raney-Nickel und Kohlenstoff eingesetzt werden und statt Nafion-Membranen kommt einfache Kalilauge zum Einsatz. 

In einem Forschungsprojekt wurden daher mehrere alkalische Brennstoff- und Elektrolysezellen konstruiert und hinsichtliche einer Anwendung für kleiner Verbraucher analysiert. Hierzu wurden Gasdiffusionselektroden eingesetzt, die von der Firma Gaskatel in Kassel gestiftet wurden. Die Zellen wurden unter anderem in einem Versuchsstand für Studentenpraktika eingebaut. Forschungsprojekt, Fachgebiet für Regenerative Energien, TU Darmstadt.