Projekte

Die Forschungsaktivitäten liegen im Bereich der Querschnittstechnologie Energie/Umwelt und werden maßgeblich durch die Arbeitsfelder Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Elektro- und Informationstechnik, Mechatronik und Energiesystemtechnik getragen.

Themenschwerpunkte bilden die Ressourceneffizienz in der Produktentwicklung, Gebäudesystemtechnik und Energieversorgungstechnik, Bauphysik und Gebäude, Management von Energiesystemen, Smart Grid Technologie, thermische und elektrische Speichersysteme, regenerative Energiesysteme, Wasserstofftechnik und energieeffiziente Antriebskonzepte sowie numerische Simulationsverfahren in diesen Themenfeldern.

Das RIZ Energie ist ein Demonstrations- und Forschungsgebäude und stellt einem breiten Publikum aus der Energiebranche die Energieflüsse und die Arbeitsplatzqualität in einem netzdienlichen Nullenergiegebäude vor und demonstriert die Anwendung innovativer Inbetriebnahme- und Betriebsführungsmethoden in der Praxis.

Elektromobilität

Prof. Dr. Christian Klöffer und Prof. Dr. Patrick König leiten gemeinsam das Electric Mobility Competence Center EMC² im RIZ Energie. Die beiden Professoren widmen sich gemeinsam mit wissenschaftlichen Mitarbeitern und studentischen Hilfskräften Forschungsthematiken im Bereich des optimierten Betriebs der elektrischen Antriebskomponenten von Elektrofahrzeugen.
Dies geschieht sowohl gemeinsam mit namhaften nationalen Automobilunternehmen und regionalen Industriepartnern als auch im Rahmen von internationalen, von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekten.

Derzeit ist die Erweiterung der vorhanden Prüfkapazitäten für elektrische Antriebskomponenten von Elektro- und Hybridfahrzeuge im Gange.
Das geplante Prüffeld soll folgende technischen Daten aufweisen.

 

Elektrische Maschine:

  • Mechanische Leistung: < 350 kW
  • Mechanische Drehzahlen: < 20.000 1/min
  • Drehmomente: <500 Nm
  • AC-Spannungsamplitude: < 500 V
  • AC-Stromamplitude: < 800 A

 

DC/AC-Wandler:

  • DC-Spannung: < 900 V
  • AC-Stromamplitude: < 800 A

 

Energiespeicher:

  • DC-Strom: < 900 A
  • DC-Spannung: < 900 V


Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.

Energieautarkes Tiny House

Im Projekt SHK4FE wurde ein energieautarkes Tiny House von Studierenden und Auszubildenden gemeinsam geplant und gebaut.

Das Energiekonzept basiert ausschließlich auf Solarenergie:
Ein kombinierter Solarkollektor wandelt die Solarenergie in Strom und Wärme um.
Außerdem dient er in den Sommernächten zur Wärmeabgabe.

Zum Einsatz kommen verschiedene Effizienztechnologieen wie Wärmepumpe, thermische und elektrische Speicher, Lüftungsanlage und Flächentemperiersysteme.

Energieeffiziente Gebäude

Praxisnahe Leistungsmessung an unterschiedlichen bauteilintegrierten und/oder abgehängten Systemen stationär (in Anlehnung an DIN EN 1264, DIN EN 14037 und DIN EN 14240) und dynamisch in der Doppelklimakammer, auch unter Berücksichtigung von Fassadentechnik und Lüftungskonzept.

Darüber hinaus werden Regler und Betriebsführungsstrategien für praxisnahe Anwendungen entwickelt.

Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe

Energiespeicherung

Im RIZ Energie ist das Enerlab 4.0 unterbracht – das Diagnostische Batterie- und Photovoltaiklabor für Energiefragestellungen der Industrie 4.0. Hier wird eine umfangreiche In-Operando und Post-Mortem-Diagnostik für dezentrale Energiespeicher und -erzeuger, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, zur Verfügung gestellt.

Im Labor können Leistungs-, Zyklen- und Alterungstests unter definierten thermischen Randbedingungen ebenso durchgeführt werden wie Charakterisierungen von Zellkapazität, Innenwiderstand und Impedanz, die Öffnung von Lithium-Ionen-Zellen und die Post-Mortem-Diagnostik von Elektroden und anderen Zellbestandteilen.

Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.

Energiesysteme und Energiewirtschaft

Wir analysieren Energiesysteme, von Energiesystemen einzelner Unternehmen bis zum Energiesystem Deutschlands, mit dem Ziel den jeweiligen Stakeholdern im Prozess der Dekarbonisierung von Energiesystemen beratend zur Seite zu stehen.
Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt darin, die Energiesysteme digital abzubilden und dadurch mögliche Zukunftsszenarien zu entwickeln. In Projekten entwickeln wir beispielsweise neue Stromtarife für Industriebetriebe durch hochaufgelöste Datenmessung in den Betrieben oder analysieren die Wirtschaftlichkeit von Industriebetrieben, die verstärkt auf eine Elektrifizierung einzelner Prozesse setzen.

Unsere Kompetenzen sind hierbei:

  •      Strategieberatung

  •      Modellierung von Energiesystemen mit Fokus auf der
          mittelständischen Industrie

  •      Entwicklung von Tools zur Kostenanalyse einzelner Technologien
          oder -kombinationen

  •      Entwicklung von Energiemanagementprozessen


Hier
finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.

Energieversorgung mit KWKK-Labor

Die Energiewende führt zu mehr erneuerbaren Energien und Dezentralität. Die sich ergebende größere Vielfalt, die umfassende Partizipation und die höhere Komplexität erfordern dabei einen tiefgreifenden Umbau der Infrastruktur zur Verteilung und Speicherung von Energie.

Das Programmsystem µGRiDS ermöglicht die operative Energiesystemanalyse von kleinskaligen, dezentralen Energieverbundsystemen und deren dezentrale Regelung basierend auf Preissignalen. Die optimalen Betriebsstrategien basieren auf einer realen Anlage und beinhalten das Engineering-Know-how über die einzelnen Komponenten.

Durch eine intelligente Vernetzung und Regelung dieser Systeme wird im Projekt ACA-Modes die gewonnene Flexibilität zur Unterstützung des Netzes eingesetzt.
Dazu entwickeln wir:

  • Systemübergreifende, netzdienliche Regelungsalgorithmen und Betriebsführungsstrategien

  • Sektorgekoppelte, hybride Energiesysteme, die die Nutzenergien Wärme/Kälte und Elektrizität mit verschiedenen (insbesondere regenerativen) Endenergien bereitstellen

  • Für Energieprosumer in Quartieren und Stadtvierteln mit einer elektrischen Nennleistung von ca. 1 MW

Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.

Netzdienliche Microgrids

Wir entwickeln innovative Algorithmen für unterschiedliche Typen von Prosumenten, bei denen lokale Erzeugung, Verbrauch und Speicherung von Energie im Rahmen eines Microgrids intelligent und netzdienlich gemanagt werden müssen. Im Verbund mit dem Verteilnetz liefern diese Microgrids einen wichtigen Beitrag zur Realisierung des intelligenten Stromnetzes (Smart Grid). Themen sind der intelligente Umgang mit der Variabilität regenerativer Energiequellen, die Umsetzung der Sektorkopplung, die Bereitstellung von Flexibilität und die Wechselwirkung mit dem Netz, auf Basis von Methoden der mathematischen Optimierung und des maschinellen Lernens.

Dazu betreiben wir am RIZ Energie ein dreiphasiges Microgrid als Reallabor, mit Photovoltaikanlage, Kleinwindkraftanlage, verschiedenen Batteriesystemen und steuerbaren Lasten, einer Ladesäule für Elektrofahrzeuge und entsprechender Leittechnik. Durch die Kopplung mit der KWKK-Anlage kann dieses Spektrum noch erweitert werden. Damit können wir verschiedene Prosumententypen, vom Einfamilienhaus bis zu kleineren Unternehmen emulieren und unsere Algorithmen im realen Betrieb testen.

Hier finden Sie weitere Informationen zu unserer Forschungsgruppe.

Raumluft- und Klimatechnik-Labor

Untersuchung von Raumluftströmungen und thermischem Komfort im Labor für Raumluft- und Klimatechnik unter praxisnahen, stationären und dynamischen Bedingungen (keine DIN-Messung), auch unter Berücksichtigung von Zusatzheiz- und -kühlsystemen, Sondermessungen. Leistungsmessung an Systemen der Heizungstechnik unter praxisnahen Bedingungen (keine DIN-Messung).

Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.

Umweltenergiesysteme zum Heizen und Kühlen

Der Weg zu Null- und Plus-Energiegebäuden ist gesellschaftlich vereinbart, politisch vorbereitet und in Normen und Richtlinien definiert. Die Marktsituation spiegelt aber weder die aktuellen Anforderungen noch die zukünftigen Herausforderungen wider. So muss die Gebäudetechnik auf den sinkenden Energiebedarf (z.B. kleinere Wärmestromdichten beim Heizen und Kühlen) angepasst werden. Unsere Gebäude müssen auf den Einsatz von 100% Erneuerbarer Energie vorbereitet werden. Dazu gehören neben anlagentechnischen Innovationen auch Betriebsführungsstrategien hin zu netzreaktiven Gebäuden.

Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsgruppe.