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Forschungsthemen am IKW

KraftwerkstechnikWärmeübertragungEnergiesystemtechnik
  • Prozessmodellierung und -validierung von Kraftwerksprozessen
  • Erfassung und Verfolgung der Prozessgüte in Kraftwerken
  • Modellierung des künftigen deutschen Kraftwerksparks
  • Untersuchung von Niedertemperatur-
    prozessen (ORC) zur Nutzung industrieller Abwärme
  • Wärmeübertragung in Schüttungen
  • Untersuchung von wärmetechnischen Fragestellungen und Prozessen
  • Untersuchungen zur Bereitstellung gesicherter Kraftwerksleistung im Zuge der Energiewende
  • Dynamik des Energiesystems
  • Energiemanagement und industrielle Prozesse

Prozessmodellierung von Kraftwerken

Ein Schwerpunkt des Instituts für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung liegt auf der Modellierung von Kraftwerksprozessen. Des Weiteren werden aber auch Prozesse wie die Fernwärmeauskopplung von Kraftwerken und ORC-Systeme modelliert. Hierbei werden verschiedene Tools wie z.B. Ebsilon Professional oder Dymola/Modelica mit der Kraftwerksbibilothek ClaRa eingesetzt.

Es werden stationäre und transiente Prozesse untersucht, wobei insbesondere die im Rahmen der Energiewende angestrebte Flexibilisierung der Kraftwerkte im Fokus steht.

Ansprechpersonen: Gustav, Hadamitzky

Prozessgütemonitoring

Im laufenden Kraftwerksbetrieb erfolgt die Bewertung der Energiewandlung zumeist mit Wirkungsgraden, welche mit Auslegungsdaten verglichen werden. Aufgrund wechselnder, unbeeinflussbarer Umgebungsbedingungen wie z. B. der Außentemperatur ist der Vergleich dieser Werte jedoch nur bedingt aussagekräftig.

Im Projekt „Prozessgütemonitoring“ wird eine Methode zur Betriebsbewertung entworfen, die insbesondere Prozesse in Abfallverbrennungskraftwerken unabhängig von nicht beeinflussbaren Einflussparametern charakterisiert. Somit wird die Bewertung des Prozesses objektiviert und eine detailliertere Steuerung des Kraftwerks ermöglicht.

Ansprechpersonen: Cyris, Garmatter

Wärmeübertragung an Schüttungen

Schüttungen (auch Haufwerke genannt) sind in vielen Prozessen der Chemie- oder Grundstoff-Industrie anzutreffen. Die Wärme- und Stoffübertragung an diesen Schüttungen ist dabei von entscheidender Bedeutung für die zugrundeliegenden verfahrenstechnischen Prozesse, wie etwas das Trocknen, die Kühlung oder für chemische Reaktionen. Forschungsschwerpunkt des IKW liegt hierbei auf der Analyse und Modellierung des Wärmeübergangs. Die dabei gewonnenen Kenntnisse können helfen, vorhandene Prozesse weiter zu optimieren.

Ansprechpersonen: Szambien

Organic Rankine Cycle

In der heutigen Zeit werden die Anforderung an die Energieeinsparungen und die Reduzierung der Treibhausemissionen immer höher. Aus diesem Grund rücken Technologien, welche zur Abwärmenutzung verwendet werden können immer mehr in den Fokus aktueller Untersuchungen. Eine Technologie, welche eine Abwärmenutzung ermöglicht, ist der Organic-Rankine-Cycle (ORC). Der ORC unterscheidet sich zum gewöhnlichen Clausius-Rankine-Prozess durch das verwendete Fluid, welches beim ORC ein organisches ist. Dies bietet den Vorteil, dass durch niedrigere Verdampfungstemperaturen bei technisch relevanten Systemdrücken, Wärmeströme niedrigerer Temperaturniveaus genutzt werden können. Für die Optimierung von Organic-Rankine-Prozessen werden am Institut unter anderem experimentelle, aber auch simulative Methoden angewandt. Zur Validierung und weiteren Untersuchungsmöglichkeiten steht ein Prüfstand mit dem Arbeitsfluid Ethanol zur Verfügung.

Ansprechpersonen: Koch, Hadamitzky

Energiemanagement in der energieintensiven Industrie

Für die optimale Nutzung von Ressourcen ist ein Energiemanagement unabdingbar. Insbesondere in der energieintensiven Industrie, wie z.B. der Glas- oder Zementherstellung, können durch ein effizientes Energiemanagement wertvolle Ressourcen eingespart werden. Am IKW werden Prozesse der energieintensiven Industrie untersucht um den Unternehmen Unterstützung beim Energiemanagement nach DIN 50001 bereit zu stellen. Es werden hierbei Einsparpotentiale untersucht, effizientere Produktionsprozesse ermittelt sowie Abwärmenutzung fokussiert.

Ansprechpersonen: Koch

Wärmeübertragung in industriellen Prozessen

Es werden thermodynamische und wärmeübertragungstechnische Prozesse in industriellen Prozessen, z. B. in der Stahlherstellung oder der Glasproduktion, untersucht. Die Energieeffizienz der Prozesses stehen im Vordergrund. Es werden experimentelle sowie simulative Methoden verwendet.

 

 

Ansprechperson: Koch, Szambien

Dynamik des Energiesystems

Abgeleitet von bereits existierenden stationären Modellen sollen für ausgewählte Kraftwerkstypen dynamische Modelle erarbeitet werden mit denen das Zeitverhalten der Anlagen in hinreichender Genauigkeit simuliert werden kann. Auf diese Weise können kraftwerksspezifische Zeitkonstanten ermittelt werden. Für verschiedene Lastanforderungen und -zustände und die Bereitstellung von Systemdienstleistungen müssen geeignete Lastgradienten implementiert werden um das dynamische Regelverhalten ausreichend beschreiben zu können.

Ansprechpersonen: Belashov