IWG Info 1/2005 - Innovationszentrum Wiesenbusch Gladbeck

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GRUSSWORT VON HERRN BÜRGERMEISTER ROLAND Ulrich Roland Bürgermeister der Stadt Gladbeck „Neue Energien“ sind ein zentrales Thema für die Wirtschafts- und Strukturentwicklung in der Emscher-Lippe-Region und speziell am Standort Gladbeck. Das Innovationszentrum Wiesenbusch ist hierbei der Ort, an dem eine große Anzahl innovativer und intelligenter Lösungen für die Warmwasserbereitung, für das Heizen und Kühlen von Gebäuden erarbeitet wurde und heute in Funktion besichtigt werden kann. Fußend auf einer engen Zusammenarbeit zwischen dem Energieinstitut der Fachhochschule Gelsenkirchen (Prof. Dr. Rainer Braun), dem Institut für Energieeffizienzmanagement (EEM) im Innovationszentrum Wiesenbusch, dem Verein zur Förderung erneuerbarer Energien und energieeinsparender Techniken e. V. (VEE) und der Betreibergesellschaft des Innovationszentrums entwickelte sich das IWG zu einem Demonstrations- und Anwenderzentrum, mit dem die in diesem Segment führenden Herstellerfirmen Deutschlands gern zusammenarbeiten. Um welche Projekte und Kooperationen es sich handelt, will Ihnen diese Broschüre vermitteln, die auf Grund des großen Interesses bereits in der 2. Auflage erscheint. Seit der Erstellung der 1. Auflage im Jahre 2003 ist mit Unterstützung des regionalen Energieversorgers Emscher Lippe Energie und der Stadt Gladbeck die Mikrogasturbine als ein weiteres Beispiel für neuzeitliche Energieerzeugung zum Angebotsspektrum des IWG hinzugekommen. Die Stadt Gladbeck und das Land Nordrhein-Westfalen unterstützen das Thema „neue Energien“ auch insoweit, als im Umfeld des Innovationszentrums neue Gewerbeflächen entstehen, die insbesondere Firmen mit inhaltlichem Bezug zu diesem spannenden Zukunftsthema zur Verfügung gestellt werden sollen. Gemeinsam mit der Region und unter Federführung der Fachhochschule Gelsenkirchen arbeitet das Innovationszentrum Wiesenbusch zudem an einer Projektidee, die helfen soll, die Exportchancen für Energiesystemtechnik auf der Basis erneuerbarer Energien, z. B. in die Länder rund um das Mittelmeer, zu verbessern. Ich wünsche Ihnen eine spannende Lektüre und versichere Ihnen, dass es sich lohnt, immer wieder einmal im Energiezentrum des IWG vorbeizuschauen, da wir dort gemeinsam mit der Region noch viele interessante Projekte in den kommenden Jahren verwirklichen werden. Ulrich Roland. UMWELTSCHONENDE EISZEIT - KÄLTE AUS WÄRME Abb. Sorptionskältetechnik Unter der Überschrift „Kälte aus Wärme“ betreibt das EnergieInstitut der Fachhochschule Gelsenkirchen, mit Prof. Dr.-Ing. Rainer Braun als Direktor, gemeinsam mit dem „Kompetenzzentrum für Solarthermie und Wärmepumpentechnik NRW“ und dem Institut für Energie-Effizienz-Managemenent, EEM GmbH, das 1999 im IWG als Spin-off der Fachhochschule gegründet worden ist, ein umfangreiches, mit Fördermitteln der WestLB-Stiftung „Zukunft NRW“ finanziertes Projekt. Zur Technik „Kälte aus Wärme“ Flüssiges Kältemittel - hier: Ammoniak – wird unter Zufuhr von Wärme bei tiefer Temperatur verdampft. Dies ist die eigentliche Kälteerzeugung. Der Dampf wird von einem Absorptionsmittel - hier: Wasser – aufgesaugt. Dies begründet die Bezeichnung Sorptionstechnik. Zur Aufrechterhaltung des Prozesses muss das Kältemittel anschließend ausgetrieben und kondensiert werden. Bei der Kondensation und bei der Absorption fällt abzuführende Abwärme an. Die Antriebsenergie der Kälteerzeugung wird als Wärme im so genannten Austreiber zugeführt. Sir John Leslie hat mit dieser Sorptiontechnik bereits 1810 Eis erzeugt – im Sommer! EEM GmbH / Fachhochschole GE Zukünftiger Bedarf Der Kältebedarf wächst weltweit: für die industrielle Verfahrenstechnik, für die Klimatechnik und für die Lebensmittelkühlung. Im Sonnengürtel der Erde verderben bis zu 50% der Lebensmittel, weil die erforderliche Kühlung noch nicht zur Verfügung steht! Im Gegensatz zur konventionellen Kältetechnik ist die „thermische“ Sorptionskältetechnik weitestgehend unabhängig von elektrischer Energie. Sie ermöglicht eine umweltgerechte und ressourcenschonende Kälteerzeugung, wenn als Antriebsenergie thermische Solarenergie oder verfügbare Restenergie, welche sonst ungenutzt bleibt, eingesetzt wird. Benötigt werden kleine Kälteerzeugnungssysteme, welche dezentral dort eingesetzt werden, wo Antriebswärme synchron zum Kältebedarf zur Verfügung steht. Die in Frage kommende, seit langem bekannte Sorptionstechnik ist bereits weit verbreitet, leider jedoch – unter Nutzung der Kostendegression – ausschließlich für Kälteleistungen oberhalb 200 kW. Der bisher nahezu ungedeckte, sehr umfangreiche Bedarf betrifft den Leistungsbereich zwischen 10 und 100 kW. Projektschritte Aus einem abgeschlossenen Pilotprojekt „Solare Kühlung“, das am Standort IWG zur solaren Produktion von 25 kW Kälteleistung bei Temperaturen unterhalb 0°C geführt hat, stehen wichtige Erfahrungen und Erkenntnisse als Basis zur Verfügung. Als erster Schritt des Folgeprojektes “Kälte aus Wärme“ ist eine kostenreduzierende Neugestaltung der verwendeten Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine vorgesehen. Dabei sind die Wahl eines nachfragegerechten Leistungsbereichs, der Einsatz am Markt verfügbarer Komponenten und die >
Vorbereitung einer unternehmerischen Aktivität am Standort Gladbeck wichtige Ziele. Weiterhin sollen wirtschaftlich darstellbare Musteranwendungen erarbeitet werden, wie z. B. „Solare Kühlung“ für ein Kühlhaus in Marokko, Nutzung der Abwärme von Wasserpumpen-Dieselmotoren zur Lebensmittelkühlung in Ägypten, Kraft-Wärme- Kälte-Kopplung mit einer Mikrogasturbine am Standort IWG und die Nutzung der Ofenabwärme einer Großbäckerei zur Erzeugung der für die Produktion und Abb. Eisspeicher am IWG mit 170 kWh Kapazität für die Verarbeitung des Teiges erforderlichen Prozesskälte nahe 0°C. Schließlich ist auch die konkrete Vorbereitung einer Contracting-Lösung und die exemplarische Ausarbeitung einer Fernüberwachung vorgesehen. 140 % MEHR STROM AUS DER SONNE Seit 2002 hat die Photovoltaik-Pilotanlage der bemerkenswerten Privatinitiative des Gladbeckers Dr. Joachim Zimmermann konsequenterweise ihren Standort am IWG. Am Innovationszentrum arbeite ich daran, den Stromertrag dieser Anlage durch eine sinnvollere Aufständerung um das Doppelte zu erhöhen. Die zu diesem Ziel führenden Maßnahmen sind: a) die Spiegelreflexion zur Strahlenkonzentrations- Verdopplung b) den Direktstrahlungsanteil des Lichtes durch die bekannte 2-achsige Sonnenstandsnachführung zu nutzen, wie von mir bereits 1998 an der Anlage am Gymnasium Steinheim projektiert. Um ein Photovoltaik- Modul herum ist maximal Platz für 6 dem Modul größengleiche Spiegel. Auch diese nehmen den Direktstrahlungsanteil auf, geben ihn aber als reflektierte Strahlung an das Modul weiter und verursachen dadurch eine Abwertung. Dennoch erhöhen beide a (Konzentrationsverdopplung) und b (Direktstrahlungs-umwandlung), den der Einstrahlung proportionalen Energieertrag, sei es Strom oder Wärme/Kälte, um 140 % gegenüber den herkömmlichen starr aufgeständerten Anlagen. Die am IWG errichtete, über zwei Spiegel pro Modul verfügende Anlage, erbringt eine 65 %ige Ertragsverbesserung. Der technologische Schlüssel zum Gelingen der Strahlungskonzentrierung liegt in der Lösung des Kühlproblems. Hier begegnen sich die beiden Varianten der solaren Energieumwandlung, die Stromroute einerseits und die Wärme-/Kälteroute andererseits, aber mit entgegengesetzter Zielrichtung. Pilotanlage Photovoltaik am IWG Während das Wärme-/ Kälte-Ziel im exergetischen Bereich liegt, muß der mit der photovoltaischen Stromerzeugung einhergehende Wärmeanteil, durch den negativen Temperatur-koeffizienten besagten Stromes bedingt, anergetisch als Abfallprodukt beseitigt werden. Dazu wurde eine von der Einstrahlungsintensität abhängige und sich selbst regelnde Luftströmung entwickelt, welche die Wärme von den Modulen abführt. Ferner wurden Regeln für den Bau von Solarkraftwerken entwickelt, einzig abhängig von den geometrischen Maßen der zu verwendenden Module. Diese Regeln sind für die Erzeugung von Strom wie auf die Wärme/Kälte gleichermaßen anwendbar. Beispielsweise gilt für ein Stromkraftwerk der Größe 100.000 kWh/a ein spezifischer Grundstücksbedarf von 17 kWh/m2. Dr. Joachim Zimmermann Neben einer vorschriftsmäßigen Statik verfügt das Anlagenkonzept über eine elektronische Windsicherung, welche die Module bei starkem Wind auf horizontal stellt. Elektrisch und elektronisch wird das Projekt von Herrn P. Beuge, Fachhochschule Gelsenkirchen, verantwortlich bearbeitet. Herr Beuge entwickelte die strahlungsintensitätsgesteuerte Sonnenstand-Nachführung. ELE-Emscher Lippe Energie GmbH ENERGIE FÜRS LEBEN Die Verbindung zwischen der ELE Emscher Lippe Energie GmbH als regionalem Energiepartner und dem Innovationszentrum Wiesenbusch ist beinahe zwangsläufig. Schließlich ist Energie seit jeher eines der zentralen Innovationsthemen. Deshalb zählten auch schon die Vorgängerunternehmen der ELE zu den „Geburtshelfern“ des IWG. Es ist wichtig und richtig, dass Innovationsthemen in allen Regionen zu Hause sind. Aber gerade das Emscher- Lippe-Land ist schon seit langem eine Energieregion, wenn auch in der Vergangenheit unter ganz anderen Vorzeichen als heute. Die ELE trägt ihren Teil dazu bei, dass unsere Region auch weiterhin ein „Energieland“ bleibt. Dafür ist das IWG eine der ersten Adressen: mit neuen Anwendungen für Solarenergie, mit dem Thema Wärmepumpe und vielen anderen guten Ideen. Doch solche guten Ideen brauchen nicht nur ein Zuhause, sie brauchen auch eine Plattform, um einer breiten Öffentlichkeit präsentiert zu werden. Deshalb sind Veranstaltungen wie z. B. die jährliche Wärmepumpenausstellung ein wichtiges Signal am Standort IWG und für die Stadt Gladbeck. Sie zeigen, dass Energiethemen bei uns gut aufgehoben sind. Das ELE-Team mit seinem Geschäftsführer Dr. Rainer von Courbière will und wird mit dafür sorgen, dass dies auch in Zukunft so bleibt: Im IWG ebenso wie als fairer Partner in Sachen Energie für die Kunden in Gladbeck, Bottrop und Gelsenkirchen, mit gutem Service und günstigen Angeboten, mit der Nähe zur Region und ihren Menschen und nicht zuletzt mit der ELE Card, die bereits über 100.000 Kundinnen und Kunden in Gebrauch haben.
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