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Produktentwicklung im Maschinenbau
Master

Enerietechnik für die Hausversorgung

Brennstoffzellenversuchsstand

Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der EnBW AG steht der Hochschule Weingarten ein mit Erdgas betriebenes Brennstoffzellen-Heizsystem der Firma Sulzer Hexis AG zur Verfügung. Im Brennstoffzellen-Heizsystem ist eine Hochleistungs-Brennstoffzelle (Solid Oxid Fuel Cell SOFC) eingebaut. Brennstoffzellen wandeln auf direktem Wege Wasserstoff und Sauerstoff in Strom und Wärme um, dabei entsteht Wasser als Abfallprodukt. Der Wasserstoff wird aus dem Brennstoff Erdgas in einer vorgelagerten Umwandlungsstufe erzeugt. Dadurch entsteht im Gegensatz zu konventionellen Technologien praktisch kein Lärm und ist zudem noch schadstoff- und kohlendioxidemissionsarm (CO2-Emissionen).
Im Brennstoffzellen-Heizsystem ist zusätzlich ein Brennwertgerät eingebaut, welches bei Bedarf zusätzliche Heizleistung bereitstellt.


Zu Forschungszwecken werden die Lastprofile ausgewählter Niedrigenergiehäuser energetisch untersucht und im Brennstoffzellenheizgerät simuliert.
Im Rahmen von Diplomarbeiten wurde das Leitungssystem mit Beimischventilen im Simulationsprogramm „Flowmaster“ abgebildet. Ein Vergleich von experimentellen und numerischen Simulationen ist möglich und dient somit dem thermodynamischen und strömungstechnischen Überblick der Anlage. Die so gewonnenen Ergebnisse werden im Brennstoffzellenversuchsstand umgesetzt und nachgefahren und mit den Simulationsergebnissen verglichen.

Technische Daten SOFC-Brennstoffzelle:

 Elektrische Leistung BrennstoffzellePel = 1 kW
 Thermische Leistung BrennstoffzellePth = 2,5 kW
 Thermische Leistung BrennwertgerätPth_Zusatz = 22 kW
 Puffer-WärmespeicherV = 200l



Zudem wird das Brennstoffzellen-Heizsystem mit einer integrierten Luft-Wasser-Wärmepumpe gekoppelt. Wärmepumpensysteme mit integrierter Lüftungstechnik und Wärmerückgewinnung stellen innovative Heizsysteme für Gebäude dar, mit denen die geforderten Anforderungen der Energieeinsparverordnung EnEV erfüllt werden können.
Die Wärmepumpe hat folgende Funktionen: Heizen, Warmwasserbereitung und Lüften.


Technische Daten Luft-Wärmepumpe:

 Wärmeleistung Pth = 6 kW
 Elektrische Zusatzheizung PZusatz_el = 8,8 kW
 Luftvolumenstrom Wärmepumpe V = 1000 m³/h 
 Einsatzbereich Tmin/Tmax T = -18…+30°C


Energie- und Strömungstechnik

Raum: H059
Telefon: 0751/501-9554

Kontakt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing Gerd Thieleke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lars Franke M.Eng.

Labormeister:
Thomas Frei