Energie- und Verfahrenstechnik (EVT)

Effiziente Nutzung von Niedertemperatur-Wärme

Wärmeenergie auf einem Temperaturniveau bis zu 150°C begegnen wir in vielen unterschiedlichen Bereichen. Sowohl bei den Erneuerbaren Energien, insbesondere der Geothermie, stehen uns großen Energiemengen in diesem Temperaturfenster zur Verfügung. Aber auch in Form von Abwärme bei zahlreichen industriellen Prozessen fällt Abwärme an, welche in den Prozess zurückgeführt werden könnte oder an anderer Stelle eingesetzt werden kann.

Die Abteilung Energie- und Verfahrenstechnik EVT des ITES beschäftigt sich mit Methoden zur effizienten Nutzung von Niedertemperatur-Wärme. Der Schwerpunkt der Abteilung liegt im experimentellen Bereich, wobei begleitend immer auch Simulationsrechnungen durchgeführt werden.

Die Abteilung gliedert sich in drei Gruppen:

Technologien zur effizienten Wärmenutzung (TEW)

Flüssigsalztechnologie (FST)

Plattform zur Transformation industrieller Prozesswärme (PTP)

Innerhalb der Projekte/Gruppen können verschiedene Praktika, Bachelor- oder Masterarbeiten durchgeführt werden.

Unser Profil:

Wir haben langjährige Erfahrung

in der Thermo- und Fluiddynamik
in Hochdruck-Anlagen (bis 700 bar)
im Aufbau und Betrieb von experimentellen Forschungsanlagen
in Simulation und Modellierung kraftwerkstechnischer Problemstellungen

Wir besitzen eine breite Palette von Mess- und Analyseverfahren, insbesondere:

berührungsfreie, laseroptische Verfahren
Laser-Doppler-Anemometrie (LDA)
Photometrie
Particle Image Velocimetry (PIV und µPIV)
Gasanalytik
Oberflächenmessung
Partikelgrößenmessung
Elementaranalysator
Messung physikalischer Größen (Dichte, Viskosität, Wärmekapazität, etc.)

Simulations- und Modellierungssoftware

IPSEpro
GESI (Geothermal Simulation)
CHEMCAD
Lauterbach Verfahrenstechnik

Unsere Forschungsschwerpunkte:

Charakterisierung von Geothermalwasser

Bestimmung von Stoffdaten:
i Dichte
i Wärmekapazität
Ausfällungsverhalten
i   Evaluierung des Scalings unter realistischen Bedingungen
i   Entwicklung dafür geeigneter Analysenmethoden
i   Abhängigkeit des Scalings von der Fluiddynamik
Material-Wechselwirkung
i Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf Scaling
i Abhängigkeiten zwischen Material- und Thermalwassereigenschaften

Wärmeübertragung

Design und Auslegung von Komponenten
Grundlagenuntersuchungen zum Wärmeübergang unterschiedlicher Fluide und Mischungen
i experimentell
i theoretisch

Kraftwerkstechnik

Simulation von Prozessen und Komponenten
Aufbau des modularen Niedertemperaturkreises Karlsruhe (MoNiKa)
Untersuchung von Schaltungsvarianten der Kreisprozesse
Standortspezifische Auswahl optimierter Arbeitsfluide im Kraftwerkskreislauf
Untersuchungen an überkritischen Fluiden
Aufbau und Validierung von Simulationstools

Unser Anspruch

Unsere Forschungsschwerpunkte sind breit angelegt. Sie umfassen alle „obertägigen“ Aspekte der geothermischen Energienutzung vom Design über die Auslegung bis hin zur Fertigung. Im Zentrum steht dabei immer die Effizienzsteigerung – sei es durch Optimierung der Wärmeübertrager oder die Standort-spezifische Abstimmung der Komponenten aufeinander. Darüber hinaus lassen sich die Forschungsergebnisse auch gut auf die Nutzung aller Arten von Niedertemperatur-Abwärme übertragen.

Unsere Ziele

Kein Geothermiestandort ist wie der andere. Und auch bei der Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme findet man unterschiedliche Rahmenbedingungen.

Durch die Untersuchung eines modular aufgebauten Kreises wollen wir die Wechselwirkungen der Komponenten untereinander besser verstehen und dadurch eine Standort-spezifische Anpassung beschleunigen. Insbesondere dem Wärmeübertrager kommt eine entscheidende Rolle bei der Effizienzsteigerung zu. Daher wollen wir die Prozesse im Wärmeübertrager genauer untersuchen – sowohl auf der Thermalwasserseite (Wärmekapazität, Scaling) als auch bei den Wärmeträger-Fluiden. Eine wichtige Ergänzung all dieser experimentellen Untersuchungen sind Rechnungen auf Basis begleitender theoretischer Modelle und numerische Simulationen.

Wir legen Wert auf die Ausbildung des wissenschaftlichen und technischen Nachwuchses und betreuen Auszubildende, Praktikanten, Diplom- und Studienarbeiten sowie Doktoranden.