energieumwandlung - KIT - Zentrum Energie

TOPIC 4: EFFIZIENTE ENERGIENUTZUNG
Aktivitäten sind im Kompetenzzentrum
KIT-CART (Center of Automotive
Research and Technology) gebündelt.
Dabei geht es um Energieeffizienz und
Emissionsreduzierung, Sicherheit, Komfort
und Nutzwert von Personen-, Nutz-
und Schienenfahrzeugen sowie mobilen
Arbeitsmaschinen.
Mit dem Bereich Energieeffizienz in der
Informationstechnologie – Stichwort
„Green Web“ – ist der KIT-Schwerpunkt
COMMputation befasst, dessen Name
die gegenseitige Abhängigkeit von
Kommunikation und Informationsverarbeitung
verdeutlicht. Dabei geht es zum
einen darum, die Hardware zu verbessern,
was die Leistungsaufnahme und damit
die benötigte Kühlenergie betrifft. Zum
anderen gilt es, neue Algorithmen und
Software zu entwickeln, um Rechner energieeffizienter
betreiben zu können.
Produkte und Prozesse
In Bezug auf Produkte und Prozesse gilt es,
vor allem bei energieintensiver industrieller
Produktion, bei gleichbleibendem oder
sogar verringertem Energieeinsatz die
Produktivität zu erhöhen. Energieeffizienz
besitzt in der Industrie aus Kostengründen
immer schon einen hohen Stellenwert,
doch es gibt noch weiteres Potenzial aus-
Energieeffizienz durch Wärme- und Stoffverbund:
Die Aufnahme entstand in der MiRO
Mineraloelraffinerie Oberrhein.
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zuschöpfen. Dieses liegt im Prozessdesign
als ganzheitlichem Ansatz, aber auch
in technologischen Detaillösungen,
durch die sich einzelne Schritte im
Produktionsprozess verbessern lassen.
Andere Schritte lassen sich durch Integration
einsparen.
Neue Materialien und spezifisches
Produktdesign
Neue Materialien können nicht nur zu neuen
Produkten oder Produkteigenschaften
führen, sondern auch zur energieeffizienten
Produktion beitragen. So ermöglicht
die Nanotechnologie Werkstoffe mit neuartigen
Eigenschaften und Wirkungen. Da
die winzigen Nanopartikel eine verhältnismäßig
große Oberfläche aufweisen,
können sie mit ihrer Umgebung leichter
in physikalische oder chemische Wechselwirkung
treten. Vorraussetzung für die
Nutzung nanoskaliger Materialien ist
jedoch, sie gründlich zu untersuchen und
genau zu beschreiben. Die Arbeiten im KIT-
Zentrum Energie setzen daher bei grundlegenden
Forschungen an. Auch das
Produktdesign lässt sich gezielt darauf
ausrichten, dass nicht nur beim späteren
Gebrauch des Produkts, sondern bereits
bei dessen Herstellung Energie effizient
eingesetzt wird.
Fertigungs- und Verfahrenstechnik
In der Fertigungs- und Verfahrenstechnik
lässt sich die Energieeffizienz durch stoffliche
und energetische Verbünde steigern.
Solche Verbünde sind auf verschiedenen
Ebenen möglich – innerhalb eines
Prozesses oder prozessübergreifend zwischen
mehreren Anlagen, die zusammen
einen Verbundstandort bilden. Beispiel
für einen energetischen Verbund ist die
Wärmeintegration, etwa innerhalb eines
Prozesses: Einmal eingebrachte Wärme
wird in mehreren Prozessstufen nacheinander
eingesetzt und damit weitestgehend
verwertet. Dies geschieht beispielsweise
durch Mehrstufenverdampfung
bei der Gewinnung von Salz oder der
Herstellung von Düngemittel: Der heiße
Dampf, der die Flüssigkeit erhitzt, damit
das Lösungsmittel verdampft und Kristalle
sich bilden können, wird in mehreren hintereinander
angeordneten Kristallisatoren
eingesetzt.
Eine weitere Möglichkeit, die Energieeffizienz
zu steigern, ist die Optimierung
einzelner Prozessstufen. So befasst sich
ein Projekt im KIT-Zentrum Energie mit
dem Wärmeübergang beim Strömungsverdampfen
von CO 2 in glatten sowie in
innen gerippten Rohren. CO 2 wird
zunehmend als Kältemittel in konventionellen
Kältemaschinen und in der
HEPHAISTOS: Die Mikowellen-Prozessanlage ist begehbar; ihr Volumen entspricht dem von 500
Haushaltsmikrowellen. Mit Mikrowellen lassen sich Erwärmungszeiten und damit industrielle
Prozesszyklen beträchtlich verkürzen und auch Materialeigenschaften verbessern.