Schlüsselwort: Abwärmenutzung

Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X

Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X von Steinberg, Peter
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsregelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen. Das Zusammenführen der teils widersprüchlichen Anforderungen bedingt zunehmende Komplexität und Integrationsdichte sowohl bei den im Entwicklungsprozess eingesetzten Werkzeugen als auch bei den technischen Lösungen. Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab. Inhalt: - Motorinterne Maßnahmen - Systeme und Komponenten - Abwärmenutzung - Aufheizstrategien, Klimatisierungen - Kühl- und Schmiersystem, Reibungsoptimierung (Motor, Antriebsstrang, Fahrzeug) - Alternative Fluide - Bedarfsgerechte Energieflüsse - Simulation, Co-Simulation - Messtechnik für Prüfstand und Fahrzeug, Bilanzierung - CO2-Emissionen in gesetzl. Zyklen und im realen Kundenverhalten - Thermomanagement bei Hybriden, E-Fahrzeugen und alternativen Antrieben Der Band enthält 21 Beiträge von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern, Universitäten und Hochschulen.
Aktualisiert: 2023-06-15
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Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X

Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X von Steinberg, Peter
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsregelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen. Das Zusammenführen der teils widersprüchlichen Anforderungen bedingt zunehmende Komplexität und Integrationsdichte sowohl bei den im Entwicklungsprozess eingesetzten Werkzeugen als auch bei den technischen Lösungen. Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab. Inhalt: - Motorinterne Maßnahmen - Systeme und Komponenten - Abwärmenutzung - Aufheizstrategien, Klimatisierungen - Kühl- und Schmiersystem, Reibungsoptimierung (Motor, Antriebsstrang, Fahrzeug) - Alternative Fluide - Bedarfsgerechte Energieflüsse - Simulation, Co-Simulation - Messtechnik für Prüfstand und Fahrzeug, Bilanzierung - CO2-Emissionen in gesetzl. Zyklen und im realen Kundenverhalten - Thermomanagement bei Hybriden, E-Fahrzeugen und alternativen Antrieben Der Band enthält 21 Beiträge von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern, Universitäten und Hochschulen.
Aktualisiert: 2023-06-05
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Kühlen und Klimatisieren mit Wärme.

Kühlen und Klimatisieren mit Wärme. von Henning, Hans-Martin, Morgenstern, Alexander, Núnez, Tomas, Thümmler, Egbert, Uhlig, Ulf, Urbaneck, Thorsten, Wiemken, Edo
Für die Kühlung oder Klimatisierung großer Gebäude sind wärmegetriebene Verfahren eine energieeffiziente Alternative zu elektrisch betriebenen Kompressionskältemaschinen. Die thermischen Verfahren nutzen Abwärme, Überschusswärme aus Wärmenetzen oder die Sonnenenergie. Das Fachbuch gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Verfahren, Wärme als Antriebsenergie für die Kälteerzeugung zu nutzen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Kühlen und Klimatisieren mit Wärme.

Kühlen und Klimatisieren mit Wärme. von Henning, Hans-Martin, Morgenstern, Alexander, Núnez, Tomas, Thümmler, Egbert, Uhlig, Ulf, Urbaneck, Thorsten, Wiemken, Edo
Für die Kühlung oder Klimatisierung großer Gebäude sind wärmegetriebene Verfahren eine energieeffiziente Alternative zu elektrisch betriebenen Kompressionskältemaschinen. Die thermischen Verfahren nutzen Abwärme, Überschusswärme aus Wärmenetzen oder die Sonnenenergie. Das Fachbuch gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Verfahren, Wärme als Antriebsenergie für die Kälteerzeugung zu nutzen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X

Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X von Steinberg, Peter
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsregelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen. Das Zusammenführen der teils widersprüchlichen Anforderungen bedingt zunehmende Komplexität und Integrationsdichte sowohl bei den im Entwicklungsprozess eingesetzten Werkzeugen als auch bei den technischen Lösungen. Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab. Inhalt: - Motorinterne Maßnahmen - Systeme und Komponenten - Abwärmenutzung - Aufheizstrategien, Klimatisierungen - Kühl- und Schmiersystem, Reibungsoptimierung (Motor, Antriebsstrang, Fahrzeug) - Alternative Fluide - Bedarfsgerechte Energieflüsse - Simulation, Co-Simulation - Messtechnik für Prüfstand und Fahrzeug, Bilanzierung - CO2-Emissionen in gesetzl. Zyklen und im realen Kundenverhalten - Thermomanagement bei Hybriden, E-Fahrzeugen und alternativen Antrieben Der Band enthält 21 Beiträge von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern, Universitäten und Hochschulen.
Aktualisiert: 2023-05-08
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Nachhaltige Kühlung in Gebäuden und industriellen Prozessen

Nachhaltige Kühlung in Gebäuden und industriellen Prozessen von Achenbach, Hermann, Bastian, Martin, Baudrit, Benjamin, Globisch, Steffen, Hochrein, Thomas, Hoffman, Christoph, Ort, Julius, Werner, Jan
Im Buch werden Erkenntnisse über nachhaltige Kühlsystemen in produzierenden Betrieben zusammengetragen und bewerten, um gezielte Empfehlungen bei einem typischen Anlagenbeschaffungsprozess von Kühlsystemen geben zu können. Das darin behandelte Forschungsvorhaben wurde mit der Bereitstellung kostenfreier Anwendertools als bleibende Ergebnisse erfolgreich abgeschlossen. Der Fokus dieser Tools liegt auf der anwenderspezifischen Informationsvermittlung zu nachhaltigen Kühlsystemen zu Beginn eines Anlagenbeschaffungsprozesses. Die Detailauslegung nachhaltiger Kühlsysteme wird mit dem Anwendungstool bewusst nicht geleistet. Ziel war es stattdessen die Komplexität deutlich zu reduzieren, um eine niedrige Einstiegshürde zu gewährleisten. Die Wissens- und Faktenbasis für das Tool wurde mit Fallstudien und Laborversuchen im Rahmen des Forschungsvorhaben erlangt. Mit den Messdaten wurden Korrelationsanalysen durchgeführt, um weitere Anwendungsfälle abdecken zu können. Zudem wurden übertragbare Simulationsmodelle der Gebäude erstellt, um KI-basierte Analysewerkzeug zur Prognose des Kühlbedarfs zu entwickeln. Durch die Nutzung der erarbeiteten Ergebnisse erhalten Industrieunternehmen, insbesondere KMU, Hilfestellungen bei der Auswahl geeigneter Kühllösungen für ihren spezifischen Anwendungsfall. Die Ergebnisse lassen sich auch auf andere Bereiche übertragen, die nicht explizit Teil der Analysen waren, z. B. Fertigungsprozesse abseits der Kunststoffverarbeitung oder andere Gebäudetypen. Die Anwender von Kühltechnologien erhalten damit gezielte Hilfestellungen, um bei der Auswahl geeigneter Kühllösungen nachhaltige Kühlsysteme in Betracht ziehen zu können. Damit kann ein Beitrag zur Energieeinsparung und somit zur Erreichung der weltweit angestrebten Klimaziele geleistet werden.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Vorwärmung in der Kunststoffverarbeitung

Vorwärmung in der Kunststoffverarbeitung
Im Buch werden neue Erkenntnisse über den energetischen Nutzen der Vorwärmung von Kunststoffen in Verarbeitungsprozessen und den Einfluss auf die Produktqualität behandelt. Basierend auf umfangreichen Compoundier- und Spritzgussversuchen und der messtechnischen Erfassung der Energieflüsse sind energetische Analysen durchgeführt worden. Die Versuchsmaterialien wurden auf unterschiedliche Prozesseingangstemperaturen vorgewärmt. Folglich konnte dieser Einfluss auf den Verarbeitungsprozess dargestellt werden. Im Forschungsvorhaben konnte der reduzierende Einfluss einer Vorwärmung auf den elektrischen Energiebedarf des Hauptantriebes nachgewiesen werden, sowie hinreichende Korrelationen ermittelt werden, um dieses Optimierungspotenzial zu modellieren und auf weitere spezifische Rahmenbedingungen anwenden zu können. Umfangreiche thermische und mechanische Analysen sind durchgeführt worden. Somit konnte bei den gefahrenen Vorwärmtemperaturen im Bereich von etwa 23 °C bis 80 °C ein negativer Einfluss auf die Produktqualität bei den gefahrenen Versuchen nicht nachgewiesen werden. Das Forschungsvorhaben wurde mit der Bereitstellung des kostenfreien Anwendertools als bleibendes Ergebnis erfolgreich abgeschlossen. Der konkrete Mehrwert des Tools ist eine anwenderbezogene Potenzialbetrachtung anhand weniger, einzugebender Parameter für spezifische Rahmenbedingungen. Die zu erwartende Einsparung der Antriebsleistung ist abhängig von den gesetzten Rahmenbedingungen und hat sich bei den durchgeführten Versuchen im Bereich von 7 bis 19 % bewegt.
Aktualisiert: 2022-12-08
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Auslegung und Analyse von Hubkolben-Expansionsmaschinen

Auslegung und Analyse von Hubkolben-Expansionsmaschinen von Sourell, Philipp Rainer
In dieser Arbeit wird ein spezieller Wärmekraftprozess (ORC, Organic Rankine Cycle) untersucht, um durch die Abwärmenutzung einer Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff einzusparen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Expansionsmaschine (EM), welche als Hubkolben-EM ausgeführt ist. Hierzu werden zwei methodische Ansätze entwickelt: Der erste Ansatz dient dazu, eine Hubkolben-EM für eine gegebene Anwendung zielgenau auszulegen. Um eine Aussage über die effektive Leistung treffen zu können, ist es notwendig, die Reibung in Abhängigkeit von der Baugröße zu berücksichtigen. Zur Analyse des Betriebsverhaltens einer vorhandenen Hubkolben-EM wird eine zweite Methodik, eine thermodynamische Verlustteilung, vorgestellt. Diese Verlustteilung erlaubt es, Verluste schrittweise zu quantifizieren und einen gemessenen Expansionsprozess sukzessive in einen idealen Expansionsprozess zu überführen. Da es hierzu notwendig ist, das Wärmeübertragungsverhalten der Arbeitskammer zu quantifizieren, beschäftigt sich ein Teil der Arbeit mit der Ermittlung einer Wärmeübergangskorrelation, die die Besonderheiten von Hubkolben-EM berücksichtigt. Die Parameter der Korrelationen zur Beschreibung der Reibung und des Wandwärmeübergangs werden zum Teil durch Werte aus der Literatur und zum Teil durch Messdaten ermittelt. Hierzu wurde eine 1-Zylinder-EM mit variablem Ventiltrieb genutzt, welche ohne Schmieröl auskam und stattdessen PTFE-Elemente nutzte. Weiterhin werden exemplarisch zwei EM für die Arbeitsfluide Ethanol und Wasser für dieselbe Pkw-Anwendung ausgelegt und analysiert. Als Grundlage für die Analyse dienen Simulationsergebnisse, die mit dem Simulationsprogramm GT Power V7.5 ermittelt wurden. Reibung und Wandwärmeübergang der EM werden mit Hilfe der ermittelten Korrelationen berechnet.
Aktualisiert: 2021-10-29
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Untersuchung eines Niederdruck-Wasser-/Dampfkreislaufs zur Abwärmenutzung von Verbrennungsmotoren auf technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit

Untersuchung eines Niederdruck-Wasser-/Dampfkreislaufs zur Abwärmenutzung von Verbrennungsmotoren auf technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit von Laux, Christoph
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermodynamischen und wirtschaftlichen Bewertung eines Niederdruck-Wasser-/Dampfkreislaufes (ND-SRC) zur Abwärmenutzung von Verbrennungsmotoren. Alleinstellungsmerkmal des ND-SRC ist, dass die Kühlmittel- und Abgaswärme in einem Einkreislaufsystem genutzt werden. Um dies zu realisieren, wird die Kühlmittelwärme zur Verdampfung des Arbeitsfluides verwendet. Das begrenzt den Verdampfungsdruck des ND-SRC auf < 1 bar absolut, da die Kühlmittelwärme mit ca. 80 °C bis maximal 120 °C auf einem relativ geringen Temperaturniveau vorliegt. Die technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit des ND-SRC wird in dieser Arbeit für die Abwärmenutzung von motorbetriebenen Blockheizkraftwerken (BHKWen) im Leistungsbereich von 50 kWel bis 250 kWel untersucht. Für die thermodynamische Bewertung des Anlagenkonzeptes wird ein stationäres thermodynamisches Simulationsmodell mit der Software Ebsilon®Professional erstellt und anhand eines Demonstrators im Labormaßstab (BHKW mit 38 kW mechanischer Leistung) validiert. Ebenfalls werden die Methoden zur Auslegung der Wärmeübertrager und der Turbine validiert. Da das Anlagenkonzept im Leistungsbereich des Demonstrators nicht wirtschaftlich realisierbar ist, wird die Anlage auf den oberen angestrebten Leistungsbereich (BHKW mit 220 kWel) skaliert und die Kosten werden über Angebote der Zulieferungsfirmen erneut ermittelt. Die wirtschaftliche Realisierbarkeit wird exemplarisch für den Standort Deutschland mit Berücksichtigung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes 2016 ermittelt. Auf Basis der Kosten des Demonstrators und der Kostenkalkulation der skalierten Anlage wird ein Kostenmodell für den Bau eines ND-SRC erstellt, mit dem die Kosten der Einzelkomponenten über charakteristische Größen (z.B. Wärmeübertragerfläche, Turbinenleistung etc.) berechnet werden können. Anhand dieser Arbeit wird gezeigt, dass der ND-SRC in Bezug auf die elektrische Leistungssteigerung des BHKW-Motors, trotz vergleichsweise geringem elektrischen Wirkungsgrad, konkurrenzfähig zu vergleichbaren Nachschaltprozessen ist. Die berechneten spezifischen Kosten des skalierten ND-SRC zeigen, dass ein wirtschaftlich rentabler Betrieb des ND-SRC ab einer elektrischen Leistung des BHKW-Motors von ca. 220 kW möglich ist.
Aktualisiert: 2021-08-31
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Herausforderungen 2019 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik

Herausforderungen 2019 für Kälte-, Klima- und Wärmpumpentechnik
01 „Einführung in das Thema“ Dr.‐Ing. Rainer Jakobs, IZW e.V. 02 Hybride Anlagen aus Sicht eines Fachgroßhändlers mit eigener Produktion für Kälte‐, Klima‐, und Wärmepumpen‐Anlagen Dipl.‐Ing. (FH) Michael Hendriks, Leiter Technik und Produktion, Frigotechnik Handels‐GmbH 03 Abwärme nutzbar machen mit QUANTUM Kältemaschinen Jürgen Martin, ENGIE Refrigeration GmbH 04 Energieeffizienz in der thermischen Verfahrenstechnik Dipl.‐Ing. (FH) Alfred Semrau, Geschäftsleiter Heiz‐ und Kühlsysteme, LAUDA DR. R. WOBSER GmbH & Co. KG 05 Energetische Bewertung von Wärme‐Kälte‐Kopplung Prof. Dr.‐Ing. Michael Arnemann, Hochschule, Karlsruhe, IKKU 06 Energieeffizienz und Prozesswärme aus erneuerbaren Energien Werner Maaß, Projektleiter, Projektbüro Dialog Energieeffizienz, Berlin 07 Innovatives Konzept zur Abwärmenutzung mit NH3‐Wärmepumpen Dipl.‐Ing. Volkmar Schäfer, Geschäftsführer, eta Energieberatung GmbH 08 Schlüsseltechnologie zum Heizen und Kühlen mit dem natürlichen Kältemittel CO2 Marten Tews, ENGIE Refrigeration GmbH 09 Abwärme: das ungenutzte Potential in Gewerbe, Industrie und Kommunen Dr. Stefan Irmisch, Viessmann Kraft‐Wärme‐Kopplung GmbH 10 Zusammenfassung von Dr.-Ing. Rainer M. Jakobs, IZW e.V.
Aktualisiert: 2021-07-01
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Energetische Optimierung der Zementherstellung

Energetische Optimierung der Zementherstellung von Ivnev, Dmitrii, Scharf, Roland
Zement ist ein wichtiger Baustoff, der weltweit in großen Mengen gebraucht wird. Die Herstellung von Zement ist einer der energieintensivsten Industrie-prozesse, bei dem es zudem neue Anforderungen zur Sicherstellung der Umweltverträglichkeit gibt. Seit der Erfindung des Zements wurde der Produktions-prozess vielfach verändert, energetisch verbessert und an die Marktbedingungen angepasst. Da er nach wie vor Verbesserungspotentiale aufweist, ist die Unter-suchung und Erschließung dieser Potentiale weiterhin von großer Bedeutung. Um das Optimierungspotential aufzudecken, wird Bezug auf ein modernes Zementwerk genommen und basierend auf dessen Daten ein Referenzmodell erstellt. Hierfür werden Massen- und Energiebilanzen für den Vorwärmerturm, den Drehrohrofen und den Klinkerkühler aufgestellt. Zur Erforschung der Potentiale zur Senkung des spezifischen Stromverbrauchs wurde ein neues Teilmodell für den Zementmahlprozess entwickelt. Die Arbeit zeigt Optimierungsansätze des Zementherstellungsprozesses auf, wobei der Energieaufwand besonders im Fokus steht. Eine Umsetzung der vorgestellten Konzepte ermöglicht eine Steigerung der Energieeffizienz sowie eine Erhöhung der Produktionsrate, trägt zu einer niedrigeren Umweltbelastung bei und steigert die Nachhaltigkeit des gesamten Produktionsprozesses.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Energetische Optimierung der Zementherstellung

Energetische Optimierung der Zementherstellung von Ivnev, Dmitrii, Scharf, Roland
Zement ist ein wichtiger Baustoff, der weltweit in großen Mengen gebraucht wird. Die Herstellung von Zement ist einer der energieintensivsten Industrie-prozesse, bei dem es zudem neue Anforderungen zur Sicherstellung der Umweltverträglichkeit gibt. Seit der Erfindung des Zements wurde der Produktions-prozess vielfach verändert, energetisch verbessert und an die Marktbedingungen angepasst. Da er nach wie vor Verbesserungspotentiale aufweist, ist die Unter-suchung und Erschließung dieser Potentiale weiterhin von großer Bedeutung. Um das Optimierungspotential aufzudecken, wird Bezug auf ein modernes Zementwerk genommen und basierend auf dessen Daten ein Referenzmodell erstellt. Hierfür werden Massen- und Energiebilanzen für den Vorwärmerturm, den Drehrohrofen und den Klinkerkühler aufgestellt. Zur Erforschung der Potentiale zur Senkung des spezifischen Stromverbrauchs wurde ein neues Teilmodell für den Zementmahlprozess entwickelt. Die Arbeit zeigt Optimierungsansätze des Zementherstellungsprozesses auf, wobei der Energieaufwand besonders im Fokus steht. Eine Umsetzung der vorgestellten Konzepte ermöglicht eine Steigerung der Energieeffizienz sowie eine Erhöhung der Produktionsrate, trägt zu einer niedrigeren Umweltbelastung bei und steigert die Nachhaltigkeit des gesamten Produktionsprozesses.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Kühlen und Klimatisieren mit Wärme.

Kühlen und Klimatisieren mit Wärme. von Henning, Hans-Martin, Morgenstern, Alexander, Núnez, Tomas, Thümmler, Egbert, Uhlig, Ulf, Urbaneck, Thorsten, Wiemken, Edo
Für die Kühlung oder Klimatisierung großer Gebäude sind wärmegetriebene Verfahren eine energieeffiziente Alternative zu elektrisch betriebenen Kompressionskältemaschinen. Die thermischen Verfahren nutzen Abwärme, Überschusswärme aus Wärmenetzen oder die Sonnenenergie. Das Fachbuch gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Verfahren, Wärme als Antriebsenergie für die Kälteerzeugung zu nutzen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Range-Extender-Fahrzeuge als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Range-Extender-Fahrzeuge als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen von Baltzer, Sidney Andreas Michael
Steigende Emissionen und die Verknappung fossiler Ressourcen erfordern neue hocheffiziente Energieversorgungskonzepte. Der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird hierbei derzeit ein hohes Potential zugesprochen. Hochelektrifizierte Hybridfahrzeuge weisen bereits die wesentlichen technischen Komponenten auf, um als KWK Anlage operieren zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Versorgung eines Energieverbunds aus einem Einfamilienhaus und einem Range Extender Fahrzeug untersucht, bei der die Abwärme des Range Extenders für die Gebäudeheizung und zur Temperierung der Fahrzeugkomponenten eingesetzt wird. Der erzeugte Strom wird im Fahrzeug genutzt und zudem für die Bedarfsdeckung im Gebäude verwendet. Als Forschungsschwerpunkte werden die technischen Realisierbarkeit und der Einfluss auf die Energieeffizienz adressiert.“
Aktualisiert: 2021-12-30
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Wirkungsgradsteigerung von Ottomotoren mittels Abgasenergienutzung für PKW-Anwendungen

Wirkungsgradsteigerung von Ottomotoren mittels Abgasenergienutzung für PKW-Anwendungen von Knapp, Daniel
Aufgrund zukünftiger Marktanforderungen sowie der Gesetzgebung nimmt die Verbrauchsreduzierung von Verbrennungsmotoren einen immer größeren Stellenwert in der Fahrzeugentwicklung ein. Da die konventionellen Optimierungsmaßnahmen schon weit fortgeschritten sind und die Erschließung weiterer Potenziale immer aufwendiger wird, befasst sich die vorliegende Dissertation mit der Frage, welche ottomotorische Wirkungsgradverbesserung durch die Nutzung der anfallenden Abgasenergie möglich ist. Unter Berücksichtigung fahrzeugspezifischer Randbedingungen bietet der Rankine-Prozess das größte thermodynamische Potenzial zur Abgasenergienutzung. Dabei ist die Steigerung des Systemdruckes entscheidend für die Erreichung eines hohen Prozesswirkungsgrades. Darüber hinaus stellt sich die Expansionsmaschine zur Umsetzung der hohen Systemdrücke als Schlüsselkomponente des Kreisprozesses heraus. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein Hubkolbenexpander mit einem Systemdruck von bis zu 100bar zur Nutzung einer Abgasleistung von bis zu 20kW ausgelegt und bezüglich seiner indizierten Wirkungsgrade untersucht. Bei der Betrachtung des Gesamtsystems zeigt sich jedoch, dass das Potenzial der Drucksteigerung begrenzt ist, da sich vor allem die Reibung bei höheren Drücken und Drehzahlen negativ auf die Potenziale auswirkt. Durch die Optimierung von Steuerzeit und Steuerbreite können aber trotzdem in einem weiten Betriebsbreich sehr hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Bei stationärer Betrachtung kann mit dem Abgasenergienutzungssystem eine Verbrauchseinsparung von 8,2% erzielt werden. Im dynamischen Betrieb reduzieren sich die Potenziale auf maximal 4,6%. Dieses Niveau stellt im Vergleich zu bislang veröffentlichten Systemen im Abgasleistungsbereich unter 20kW einen neuen Spitzenwert dar.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X

Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs X von Steinberg, Peter
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsregelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen. Das Zusammenführen der teils widersprüchlichen Anforderungen bedingt zunehmende Komplexität und Integrationsdichte sowohl bei den im Entwicklungsprozess eingesetzten Werkzeugen als auch bei den technischen Lösungen. Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab. Inhalt: - Motorinterne Maßnahmen - Systeme und Komponenten - Abwärmenutzung - Aufheizstrategien, Klimatisierungen - Kühl- und Schmiersystem, Reibungsoptimierung (Motor, Antriebsstrang, Fahrzeug) - Alternative Fluide - Bedarfsgerechte Energieflüsse - Simulation, Co-Simulation - Messtechnik für Prüfstand und Fahrzeug, Bilanzierung - CO2-Emissionen in gesetzl. Zyklen und im realen Kundenverhalten - Thermomanagement bei Hybriden, E-Fahrzeugen und alternativen Antrieben Der Band enthält 21 Beiträge von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern, Universitäten und Hochschulen.
Aktualisiert: 2023-03-04
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Simulative Potentialanalyse zur Bewertung der Kältetechnik und der Abwärmenutzung in einem Industriebetrieb

Simulative Potentialanalyse zur Bewertung der Kältetechnik und der Abwärmenutzung in einem Industriebetrieb von Münzel, Philipp
Das Ziel der Arbeit ist es, eine Vorgehensweise für die Untersuchung und Bewertung der Auswirkungen von Energieeffizienzprojekten auf eine Prozesskette zur Herstellung eines Sitzgestells für Personenkraftwagen (PKW) zu entwickeln. Die Prozesskette umfasst dabei die Fertigungsschritte: 1. Umformen (Pressen), 2. Fügen (2.1 Metall Aktivgas- und 2.2 Laserstrahlschweißen), 3. kathodisches Tauchlackieren (KTL), 4. Endmontage sowie teilweise haustechnische Anlagen, die als Zentralanlagen ausgeführt sind (z. B. Kältetechnik). Beim betrachteten Unternehmen handelt es sich um eine weltweit tätige Firma aus der Branche der Automobilzulieferindustrie. Die Bewertung der Energieeffizienzprojekte erfolgt durch den Vergleich verschiedener Simulationsdurchgänge. Ergebnis und Vergleichsgrundlage der Simulation ist dabei die jeweilige Energiekennlinie der Prozesse im zeitlichen Verlauf. Neben der elektrischen Energie soll in den Bereichen der kathodischen Tauchlackierung sowie des Blockheizkraftwerkes (BHKW) auch die chemische Energie (Erdgas) sowie bei den Schweißanlagen die zentrale Kühlung mit betrachtet und simulativ abgebildet werden. Durch die vorhandene Bandbreite des zu simulierenden Prozessbereiches sollen zwei unterschiedliche Simulationsmodelle verwendet werden. Zum einen kennlinienbasierte Simulationsmodelle und zum anderen physikalische Simulationsmodelle.
Aktualisiert: 2020-06-05
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Rankine-Prozesse zur Abwärmenutzung bei Verbrennungsmotoren

Rankine-Prozesse zur Abwärmenutzung bei Verbrennungsmotoren von Schulitz, Bernd
Rankine-Prozesse dienen der Umwandlung von thermischer in mechanische Energie. Ein wesentliches Kriterium für die Güte dieses Prozesses ist die Wahl eines geeigneten Arbeitsmittels. Bei hohen Temperaturen und großen Leistungen bietet das Arbeitsmittel Wasser die günstigsten Voraussetzungen und kommt demzufolge in allen Dampfkraft-werken zum Einsatz. Zur Nutzung von Abwärmequellen mittels eines Rankine-Prozesses können organische Arbeitsmittel aber durchaus besser geeignet sein. In diesem Fall spricht man dann auch von einer ORC-Anlage (Organic-Rankine-Cycle). Als Wärmequelle für alle vorliegenden Untersuchungen dient dabei die thermische Energie im Abgas von Verbrennungsmotoren.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Kühlen und Klimatisieren mit Wärme.

Kühlen und Klimatisieren mit Wärme. von Henning, Hans-Martin, Morgenstern, Alexander, Núnez, Tomas, Thümmler, Egbert, Uhlig, Ulf, Urbaneck, Thorsten, Wiemken, Edo
Für die Kühlung oder Klimatisierung großer Gebäude sind wärmegetriebene Verfahren eine energieeffiziente Alternative zu elektrisch betriebenen Kompressionskältemaschinen. Die thermischen Verfahren nutzen Abwärme, Überschusswärme aus Wärmenetzen oder die Sonnenenergie. Das Fachbuch gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Verfahren, Wärme als Antriebsenergie für die Kälteerzeugung zu nutzen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Effizienter Betrieb von Kälteanlagen

Effizienter Betrieb von Kälteanlagen von Korn, Dieter
Etwa 16 % der in Deutschland verbrauchten Elektroenergie entfällt auf die Kältetechnik. Annähernd die Hälfte dieser Energie benötigen gewerbliche und industrielle Kälteanlagen einschließlich der Prozess- und Klimakälte. Durch Maßnahmen zur Modernisierung dieser Bestandsanlagen können mindestens 30 % ihres Energieverbrauchs eingespart werden. Die vom Kälteanlagenbauer auf Veranlassung des Betreibers durchzuführenden Maßnahmen sollten sich nicht nur auf den Austausch und Einsatz von Bauteilen beschränken, sondern gleichzeitig eine Verbesserung der Instandhaltung und Wartung sowie Nutzung der Wärmerückgewinnung einschließen. Die beiden in dieser Auflage neu hinzugekommenen Kapitel behandeln die wirtschaftliche Abtauung von Verdampfern sowie den Einsatz von „Kälte-Elektronik“ u. a. zur energetisch transparenten Darstellung des Anlagenbetriebs. Dabei stehen die Einsparung von Energie und die Steigerung der Betriebssicherheit bei der Modernisierung von Bestandsanlagen, bei der Planung und Projektierung von Neuanlagen sowie der Betriebsführung der Anlagen gleichermaßen im Fokus. Die Vorschläge des Autors gehen dabei von drei wesentlichen Voraussetzungen aus: • Die Verbesserungen müssen sich ohne lange Stillstandszeiten realisieren lassen. • Die Betriebssicherheit und die Lebensdauer müssen erhalten oder verbessert werden. • Das Energieeinsparpotenzial soll so hoch sein, dass sich die Investitionskosten innerhalb von 6-12 Monaten amortisieren.
Aktualisiert: 2023-03-14
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