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Im Projekt "Heat4SmartGrid" soll untersucht werden, ob und wie mit Hilfe von Wärmepumpen der Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung in Baden-Württemberg (BW) gesteigert werden und gleichzeitig das Verteilnetz durch eine intelligente Steuerung der Wärmepumpensysteme entlastet werden kann. Hierzu ist im AP 1 für das Jahr 2050 ein Wärmebedarf in BW von 35 TWh errechnet worden, bei 40 TWh im Jahr 2030. Im Vergleich zum Jahr 2015 ergibt sich so ein Rückgang um 30 % zum Jahr 2030 und bis zum Jahr 2050 um 40 %. Weiterhin steigt auf Grund von energetischer Sanierung im Gebäudebestand das technische Potenzial für Wärmepumpen, ausgehend von 8 TWh im Jahr 2015, auf 20 TWh bis 2030 und auf 23 TWh bis 2040. Insgesamt könnten so 63 % aller Wohnanteile in BW durch Wärmepumpen mit thermischer Energie versorgt werden. Der Einsatz von Wärmepumpensystemen ist somit ein wichtiger Baustein für das Gelingen der Wärmewende. Zur Steuerung der Wärmepumpen sind in AP 2 Betriebsmodi in Abhängigkeit von Anwendung und Gebäudetyp entwickelt worden. Diese werden mittels Korrelationsfunktionen für die Heizleistung für Luft-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen bestimmt. Hierauf aufbauend sind für die in AP 1 ermittelten Gebäudetypen die erreichbare Jahresarbeitszahl der beiden Wärmepumpentechnologien ermittelt worden. Zur intelligenten system- und netzdienlichen Steuerung dieser Wärmepumpensysteme werden Prognosen über die lokale Erzeugung und den lokalen Verbrauch benötigt, die in AP 5 erarbeitet werden. In Abhängigkeit der Prognose-anwendung sind sowohl univariate (elektrische Last und thermische Brauchwarmwasserlast) als auch multivariate Prognosemodelle (PV-Erzeugung und thermische Heizwarmwasserlast) implementiert worden.
Hauptziel des Projektes war zum einen die Entwicklung einer validen Testmethode auf Grundlage vorliegender Normen, welche die in der betrieblichen Praxis auftretende Degradation abreinigbarer Filtermedien (hohe Temperaturen, aggressive chemische Atmosphären) praxisnah abbilden kann. Die Methode sollte auch die mechanische Alterung der Medien durch Staubbeaufschlagung sowie Abreinigungs Druckstöße berücksichtigen (DIN ISO 11057). Innerhalb des Projektes konnten umfangreiche Praxiserfahrungen mit der Inbetriebnahme und dem Betrieb einer schadgasbeaufschlagten, temperierbaren Testkammer zur chemischen Alterung von Filtermedien auf Grundlage der Vorgaben der DIN EN ISO 16891 gewonnen werden. Sollen vergleichbare Prüfdaten für mehrere Proben verlässlich ermittelt werden, sind bei den Untersuchungen demnach umfangreiche Randbedingungen zu beachten. Insbesondere zeigten die Untersuchungen den hohen technischen Aufwand zur Durchführung der Filtertests auf, welche nicht zuletzt auch aufgrund der erforderlichen Sicherheitstechnik und langen Untersuchungsdauer eine Umsetzung insbesondere bei KMU aus wirtschaftlichen Gründen erschwert ist. Es konnte weiter dargestellt werden, dass die Kombination von chemisch-thermischer und mechanisch(-thermischer) Alterung durch den Einsatz verschiedener Prüfeinrichtungen grundsätzlich umsetzbar ist. Die im Rahmen des Vorhabens entwickelte Testmethode einer chemischen Alterung der Filtermatrices durch Gasphasenexposition in einer Druckkammer ermöglicht kürzere Beanspruchungszeiträume bei reduziertem zu behandelnden Schadgasanfall und kann damit den wirtschaftlichen Betrieb eines entsprechenden Prüfstandes ermöglichen. Kombiniert mit der externen mechanischen Alterung durch Staubbeaufschlagung und Möglichkeit der parallelen Temperaturaufprägung gem. EN ISO 16891 auf mehrere Filtermedien-Proben lässt sich das thermisch, chemisch und mechanisch induzierte Degradationsverhalten von Filtermedien ggf. realitätsnah und mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand in eine Prüfvorschrift überführen. Entsprechende Validierungsarbeiten sind Bestandteil eines aktuell gestarteten Folgeprojektes. Das zweite Hauptziel des Projektes war es Ausrüstungen zu entwickeln, die zu einer verbesserten Beständigkeit gegenüber aggressiven Komponenten führen. Die Ergebnisse zeigten, dass mit dem Sol-Gelverfahren mechanisch stabile Beschichtungen auf Faservlies dauerhaft aufgetragen werden konnten, welche insbesondere die chemisch induzierte Degradation von Aramiden reduzieren können. Bei Aramiden handelt es sich um relativ teure Hochleistungsmaterialien, von welchen bekannt ist, dass ihre Beständigkeit sowohl gegen über UV-Strahlung als auch unterschiedlichen Schadgasen gering ist. Daher stellen die Beständigkeit der Materialien verbessernde Ausrüstungen eine wichtige Entwicklung für Unternehmen dar, um auf diese Weise beständigere Aramid-basierte Produkte zu erhalten. Als besonders geeignet stellten sich dabei Fluorcarbonausrüstungen, organisch-anorganische Hybride auf Basis von GPTMS und Zirkonium-haltige Ausrüstungen heraus.
Die Steigerung der Energieeffizienz ist eine gesellschaftliche Notwendigkeit und bildet neben dem Umstieg auf erneuerbare Energien den entscheidenden Hebel zur Realisierung der Energiewende und Minderung der CO2-Emissionen in Deutschland. Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) nehmen in diesem Zusammenhang eine besondere Stellung ein: Aktuelle Studien deuten auf geringere Steigerungsraten der Energieeffizienz gegenüber Großunternehmen hin, die zumeist mit unterschiedlichen materiellen und personalen Voraussetzungen erklärt werden.
Das Forschungsprojekt "Entscheidungen für Energieeffizienz" widmete sich vor diesem Hintergrund der Situation produzierender KMU in Baden-Württemberg. Mit dem Ziel, ein verbessertes Verständnis über die Energieeffizienz-Entscheidungen der KMU zu gewinnen, wurde der Frage nachgegangen, wie der Umgang mit Energie in der täglichen Praxis in KMU organisiert wird, wie über Energieeffizienz entschieden wird und welche Treiber und Hemmnisse sich dabei ergeben.
Zur Beantwortung der Fragen wurde ein Ansatz verfolgt, der kulturelle Einflüsse mitberücksichtigt. Forschungsstrategisch kam ein Mixed-Methods-Ansatz zur Anwendung, der durch die Kombination von qualitativen Daten (Einzelfallstudien) und quantitativen Daten (Fragebogenerhebung) methodisch umgesetzt wurde.
Die zunehmende erneuerbare Stromerzeugung erfordert Anstrengungen, um den damit verbundenen Angebotsschwankungen und der zusätzlichen Netzbelastung entgegen zu wirken. Eine dezentrale und am Bedarf orientierte Stromerzeugung mittels Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) kann hier einen wesentlichen Beitrag leisten, um eine sichere und konstante Stromversorgung zu gewährleisten und die Netze zu entlasten. Zu diesem Zweck ist jedoch ein Steuerungssystem erforderlich, das die KWK-Anlagen in die Lage versetzt, sowohl die Deckung des Wärmebedarfs im Objekt aufrecht zu erhalten, als auch die elektrische Energie genau zu den Zeiten zu erzeugen, in denen sie benötigt wird. Die Entkopplung von Stromerzeugung und Deckung des Wärmebedarfs kann dabei über den standardmäßig vorhandenen Wärmespeicher erfolgen. Dieser stellt damit das zentrale Element der Gesamtanlage dar, für die das Steuerungssystem zur Eigenstromoptimierung im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelt und erprobt wurde.
Das Arbeiten mit motorbetriebenen Kettensägen ist eine gefährliche und unfallträchtige Tätigkeit. Deshalb gilt der hierbei zu verwendenden Persönlichen Schutzausrüstung (PSA) besondere Aufmerksamkeit. Die Unfallverhütungsvorschriften, welche den Stand der Technik widerspiegeln, benennen folgende zwingend erforderliche Elemente der PSA für die Arbeit mit Motorsägen:
- Schnittschutzhose und Schnittschutzstiefel
- Helm mit Gehör- und Gesichtsschutz
- Handschuhe
Alterung von Schnittschutzmaterial kann dazu führen, dass eine Schnittschutzhose, die im Neuzustand eine Verletzung verhindert hätte, die Kette während des Hosenkontaktes nicht mehr ausreichend abbremst und so eine Verletzung möglich wird. Herauszufinden, in welcher Weise eine Alterung stattfindet und welche Umstände diese beschleunigen, war die Intention des Forschungskonsortiums und der Grund für das Forschungsprojekt „ESiMoVA“.
Der Abschlussbericht zum Projekt ESiMoVA konzentriert sich im Wesentlichen auf die Punkte:
- Beschreibung der Anforderungen an den Oberstoff
- Beschreibung der Gebrauchsfunktionen
- Test der Alterungsstabilität der eingesetzten Schnittschutzmaterialien
- Entwicklung von neuen Schnitten und Modellen
- Vermarktung und Verwertung
Ausgehend von dem Grundgedanken, dass die in den Schnittschutzhosen eingenähten sicherheitsrelevanten Gewirke einer Alterung unterliegen wurde zum Einen die Alterungsbeständigkeit der Gewirke untersucht, zum anderen die Fähigkeit der Oberstoffe, den Einfluss auf den Schnittschutz so weit wie möglich zu reduzieren. Somit wurden die Schnittschutzmaterialien verschiedenen Medien ausgesetzt. Dies waren Waschen mit und ohne Schleudern sowie zusätzlichem Einsatz von Weichspüler, Hitze ganz allgemein, Kraftstoff, Kettenschmieröl, Schweiß alkalisch und sauer, UV-Strahlung sowie Motorenabgase. Mit Ausnahme von UV-Strahlung konnte bei keinem der anderen Medien eine signifikante Verschlechterung der Höchstzugkräfte der eingesetzten Garne ermittelt werden. Diese Ergebnisse wurden bei entsprechenden Schnitttests auf dem Prüfstand der Hochschule Rottenburg bestätigt.