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Das Ziel von "SolKaN2.0" ist die Entwicklung einer neuen Generation solarer Nahwärmesysteme, die Wasser anstelle eines Wasser-Frostschutzmittel-Gemischs als Wärmeträgermedium nutzen. Dadurch sollen die Investitionskosten um über 20 % und die Betriebskosten um etwa 10 % gesenkt werden. Technische Herausforderungen betreffen die Integration des Eisspeichers und der Solar-Luft-Kollektoren. Eine Wärmepumpe, die im Bereich von -10 °C bis +10 °C arbeitet, entlädt den Eisspeicher. Die Effizienz der Wärmepumpe, die natürliche Kältemittel nutzt, ist dabei entscheidend. Neben der Entwicklung der Wärmepumpe sind weitere Schwerpunkte die Entwicklung einer Regelstrategie und die Erprobung des SolKaN 2.0-Konzepts im Realmaßstab.

Projektpartner:

• Universität Stuttgart, Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung
• Technische Universität Dresden, Bitzer-Professur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik

Das Projekt HeaTwin zielt darauf ab, die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung durch die automatisierte Erstellung thermo-hydraulischer Simulationsmodelle ("digitale Zwillinge") für komplexe Anlagen zu unterstützen. Diese Modelle sollen das Systemverhalten überwachen, Abweichungen vom optimalen Betriebszustand identifizieren und so die Zuverlässigkeit und Effizienz steigern. Grundlage der Modelle sind digitale Anlagenschemata, die aus BIM-Daten gewonnen werden. Die Methodik wird anhand realer Anlagen demonstriert, wobei Daten auf Anlagen-, Funktions- und Komponentenebene einbezogen werden. Die Ergebnisse sollen zur energetischen Bewertung, Fehlererkennung und Betriebsoptimierung genutzt werden.

Projektpartner:
Universität Kassel, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik

Das Projekt DARING zielt darauf ab, die Energieeffizienz von Wärmespeichern in der Gebäudeenergieversorgung deutlich zu steigern. Eine innovative Sensortechnologie, die sogenannte Sensorhaut, erfasst großflächig das Temperaturprofil der Speicher und ermöglicht so eine präzisere Steuerung der Energiezufuhr. Dies kann die Effizienz von Wärmepumpensystemen um bis zu 10 % erhöhen. Die Technologie basiert auf druckbarer Dünnschicht-Elektronik und ist form- und funktionsflexibel, was Kostenvorteile und eine bessere CO₂-Bilanz mit sich bringt. DARING wird als Verbundprojekt von Experten aus Forschung und Industrie, einschließlich der TU Dresden, Viessmann und Cupasol, umgesetzt und erprobt.

Projektpartner:

• cupasol GmbH

• Technische Universität Dresden, Professur für Optoelektronik des Instituts für Angewandte Physik sowie Professur für Gebäudetechnik und Wärmesysteme des Instituts für Energietechnik

Das Projekt ELOS hat das Ziel, Wärmepumpensysteme unter Einsatz der Hardware-in-the-Loop (HiL) Methodik regional anpassbar zu entwickeln und eine robuste Fehlererkennung in den digitalen Zwilling der Produktion zu integrieren. Realdaten und Simulationsmodelle werden verknüpft, um zum einen Produktionskontrollen zu unterstützen und zum anderen die regionale Flexibilisierung vorzubereiten und in einem Methodenbaukasten zusammenzufassen. Zusätzlich wird eine Schnittstelle zur unabhängigen Effizienzbewertung für Verbraucher integriert. Das Projekt strebt dadurch an, Herstellern die Implementierung von Digitalisierungsstrategien im gesamten Produktions- und Lebenszyklus zu erleichtern und neue Geschäftsmodelle zu fördern.

Projektpartner:

• Technische Universität Dresden, Institut Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung

• Kermi GmbH

• RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik

Das Forschungsvorhaben SHERLOCK zielt auf die Optimierung der Auslegung von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln für Haushalte und Gewerbe ab. Im Fokus stehen die Steigerung der Energieeffizienz und die Reduktion der Kältemittelfüllmenge durch die Wahl einer optimalen Kältemittel-Öl Paarung sowie eine darauf abgestimmte Systemauslegung. Hierfür werden Propan-Isobutan-Gemische und passende Öle analysiert und das resultierende Systemverhalten modelliert und experimentell untersucht. CFD-Simulationen dienen der Verbesserung von Komponenten wie Verdichtern und Wärmeübertragern. In Laboruntersuchungen werden einmalige Validierungsgsdaten für die Modellierung gewonnen. Die Erkenntnisse fließen in ein open-source Simulationswerkzeug ein, das die Entwicklung effizienterer Wärmepumpen beschleunigt und zur Energiewende beiträgt.

Projektpartner:

• Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Schaufler-Professur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik

• RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik

Das Projekt innoBeLs entwickelt innovative, wirtschaftliche und umweltfreundliche Behälterkonzepte für Latentspeicher in solaren kalten Wärmenetzen. Statt kosten- und energieintensiver Betonbehälter mit PE-X-Rohren sollen neue Konzepte den Ressourcenverbrauch um 50 % und die Kosten um 20 % senken. Ausgangspunkt sind bekannte Speichertechnologien wie Erdbecken- und Kies-Wasser-Speicher, ergänzt durch ein Technologiescreening und Versuche in einer Laboranlage. Die entwickelten Konzepte werden anhand ökologischer, wirtschaftlicher und technischer Kriterien bewertet. Das favorisierte Konzept wird im Real-Maßstab erprobt.

Projektpartner:
Universität Stuttgart, Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung