Energiepolitik
C. Maßnahmen zur Energieeinsparung und zur rationellen Energienutzung
1. Wissenschaftlich-technologische Entwicklungen zur rationellen und umweltverträglichen Energienutzung
Die Landesregierung räumt der Forschung und der Entwicklung energiesparender Verfahren und Techniken einen hohen Stellenwert ein, wobei neben der Forschung traditioneller Energieträger auch das Thema neuer und regenerativer Energien im Mittelpunkt aktueller Fragestellungen steht. In der Grundlagenforschung ist es Aufgabe der Wissenschaft, selbst einen konkreten Forschungsbedarf abzuschätzen: Im Bereich der angewandten Forschung können durch die Landesregierung und die Wirtschaft grundlegende Anreize geschaffen werden, bestimmte Forschung vermehrt zu verfolgen. Dies trifft insbesondere im Bereich des Energieeinsatzes zu. Die Forschung vollzieht sich auf diesem Gebiet fächerübergreifend und in vernetzten Strukturen, was sich besonders augenfällig im Verhältnis zur Umweltforschung zeigt. Dementsprechend weisen zahlreiche Projekte aus dem Umweltbereich Bezüge zur Forschung im Bereich der Energie (und umgekehrt) auf, was auch in der nachfolgenden Zusammenstellung deutlich wird. Darüber hinaus besitzt die Energiepolitik neben den aktuellen Herausforderungen im Bereich des Energie- und Ressourcensparens auch die Vermeidung von Emissionen. Einige Einrichtungen verfügen über Photovoltaik-Anlagen oder Energiemanagementkonzepte sowie Untersuchungen zum Einsatz und zur Akzeptanz verschiedener Technologien sind Themenschwerpunkte.
An der Technischen Universität Kaiserslautern werden Forschungsprojekte in den Fachbereichen Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Physik, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie im Fachbereich Architektur/Raum- und Umweltplanung/Bauingenieurwesen durchgeführt. Im Folgenden werden verschiedene Projekte und Aktivitäten der Fachbereiche aufgeführt.
Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik:
Durchführung von Standortanalysen für Windenergienutzung
Entwicklung eines Verfahrens zur Bewertung von Windenergieanlagen auf Waldstandorten
Identifizierung von Standorten für Windenergieanlagen im Staatswald des Landes Rheinland-Pfalz
Produktion von Wasserstoff mit Hilfe der Windenergie und Elektrolyse
Peripherie Brennstoffzelle (z. B. Energie-Rückgewinnung)
Wirkungsgradoptimierung Schiffsantrieb
Thermomanagement für Verbrennungsmotoren
Leistungsoptimierung Wasserpumpe
Einlaufbauwerke für Kraft- und Abwasserwerke
Störungsfrüherkennung
Direktapplikation von Pflanzenschutzmitteln
Berechnung Fernheizleitung
Entwicklung von Speisepumpen für GUD-Kraftwerke
Effiziente Mischer und Rührer in der Abwassertechnik
Leichte und kompakte Pumpen für mobile Anwendungen
Planung Ferngasstationen und Gasdruckreduzierstationen
Fachbereich Physik:
Fachbereich Chemie
Analytik von Fettsäuren und Fettsäure-Derivate aus nachwachsenden Rohstoffen als Substitute für Dieselkraftstoffe
Neue Oxidationsverfahren unter Verwendung von Luftsauerstoff als hochwirksames, preiswertes und atomökonomisches Oxidationsreagenz
Enzymkatalysierte Oxidation von Halogeniden aus Meerwasser zur grundlegenden Verbesserung der Energiebilanz präparativ breit anwendbarer Halogenierungsverfahren
Neue Syntheseverfahren ausgehend von Carbonsäuren eine umweltfreundliche Alternative zur Halogenchemie
Atomökonomische Additionsreaktionen als Ersatz für energie- und abfallintensive Kreuzkupplungsreaktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik:
Energienutzungen aus Solarsystemen
Errichtung und Betrieb einer Photovoltaikanlage
Messungen an Photovoltaikanlage
Energieeffiziente integrierte Pumpenantriebe in permanentmagneterregter Synchrontechnik
Auslegungskriterien für permanentmagneterregte Windkraftgeneratoren zur Reduzierung der Verluste
Fachbereich Architektur/Raum- und Umweltplanung/Bauingenieurwesen:
Thermographie von Gebäuden
„Blower-Door"-Messung an Gebäuden
Energetische Sanierung von Gebäuden
Die Universität Trier hat im Berichtszeitraum verschiedene energierelevante Themen bearbeitet. Im Fachbereich Wirtschafts- und Sozialwissenschaften wurden im Rahmen eines Projektes Aspekte zu Wärmedämm-Standards, Heiz- und Warmwassertechniken sowie solare Wärmegewinnung untersucht. Die Arbeit bezieht sich auf psychologische Hemmnisse, die Architekten für Energiesparbelange und ihre bauliche Umsetzung zu sensibilisieren. Die Untersuchung beschäftigt sich mit dem Raum Trier sowie Rheinland-Pfalz. Ein weiteres Vorhaben untersuchte Motive und Handlungsbedingungen für ökologisches Bauen und Wohnen. Beide Arbeiten begründen sich auf ein akteurzentriertes Projektcluster, dass innerhalb des Sonderforschungsbereichs Umwelt und Region erstellt wurde.
Im BMBF-Projekt „Akzeptanz innovativer ÖPNV-Konzepte bei professionellen Akteuren" wurde die Bereitschaft der professionellen Akteure in Politik und Verwaltungen untersucht, sich für besonders energiesparsame Verkehrssysteme, nämlich den öffentlichen Verkehr, einzusetzen. Untersuchungsregion war die Region Trier mit ihren vier ländlich strukturierten Landkreisen und den dortigen Verbandsgemeinden und Mittelzentren.
Die Fachhochschule Bingen setzt im Berichtszeitraum einen Schwerpunkt im Bereich der rationellen und regenerativen Energienutzung. Wichtige Akteure sind hierbei die Transferstelle Bingen (TSB) sowie das Kompetenzzentrum für Rationelle und Regene rative Energienutzung. Das Kompetenzzentrum entwickelt dezentrale Energiesysteme (DES). Basis für die Arbeiten ist das Knowhow der Transferstelle Bingen (TSB) auf diesem Gebiet. Dezentrale Energiesysteme unter Einbindung neuer Technologien, wie Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen, Wärmepumpen, Energiespeicher und Energiemanagementsystemen, sind im Verbund mit hocheffizienten zentralen Heizkraftwerken und regenerativen Energiestationen die zukunftsfähige Technik in Richtung einer bedarfsorientierten Energiewirtschaft, weg von einer bisher vorwiegend erzeugungsgeprägten Versorgungswirtschaft.
Die im Kompetenzzentrum selbst betriebenen Energiesysteme sind über ein Energiemanagementsystem verknüpft. Auch externe Energieanlagen der Kooperationspartner werden eingebunden. Dabei werden die verschiedenen Möglichkeiten der Datenübertragung von externen Anlagenstandorten zur Fachhochschule Bingen sowie die Einbindung in das in Betrieb befindliche Energiemanagementsystem getestet. In Bingen läuft seit Januar 2002 an der Fachhochschule die erste kommerzielle Brennstoffzelle in Rheinland-Pfalz. Dieser Betrieb ist möglich geworden durch die zukunftsorientierten Aktivitäten des Kooperationspartners EWR AG.
Eine intensive Kooperation mit der Wirtschaft ist Grundbestandteil der Arbeiten. Aktuell findet die Entwicklung eines Systems zur Erzeugung und Nutzung von Pyrolysegas aus Biomasse mit Hilfe einer FLOX-Feuerung statt.
Das standortübergreifende Kompetenzzentrum für Brennstoffzellen an den Fachhochschulen Bingen und Trier (Umwelt-Campus Birkenfeld) wurde im Jahr 2002 durch das Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung, Forschung und Kultur gegründet. Zielsetzung ist die Weiterentwicklung der verschiedenen Kompetenzen im Bereich der Brennstoffzellenentwicklung und im Bereich des Brennstoffzellenbetriebes. An den Standorten werden die vorhandenen praktischen Kenntnisse in der Brennstoffzellentechnik gebündelt und einem breiteren Interessentenkreis zugänglich gemacht.
Im Rahmen der Forschungsclusterbildung Fachhochschule/Universität des Hochschulprogramms Wissen schafft Zukunft hat die Fachhochschule Bingen mit der Technischen Universität Kaiserslautern und der Fachhochschule Kaiserslautern in 2005 mit der Weiterentwicklung eines lasergesteuerten Rovers begonnen. Der Rover erhält per Laserlicht die notwendige Energie und die Steuerbefehle. Die Arbeitspakete der einzelnen Beteiligten sind entsprechend dem jeweils vorhandenen Know-how aufgeteilt und werden von der Technischen Universität Kaiserslautern koordiniert.
Ziel des Projektes Energiemanagement für kleine Kommunen ist die Bereitstellung eines Energiemanagement-Verfahrens für kleine Kommunen, welches von einem Anbieter zentral für mehrere dezentrale Liegenschaften angeboten wird. Auf diese Weise kann das Know-how der Fachhochschule Bingen auf diesem Gebiet auch kleineren Kommunen nutzbar gemacht werden. Hierbei wird, basierend auf bereits an der Fachhochschule Bingen erprobter Technik, eine Datenerfassung für externe Liegenschaften aufgebaut.
Die gesammelten Daten werden anschließend zur Fachhochschule übermittelt und dort entsprechend ausgewertet.
An der Fachhochschule Kaiserslautern werden insbesondere Projekte aus dem Bereich Erhöhung des energetischen Nutzungsgrades bei Umwandlung und Anwendung sowie Energierückgewinnung und Mehrfachnutzung von Energieströmen erarbeitet. Hierzu gehören die folgenden Themen:
Wärmerückgewinnung im Labor für Mikrosystemtechnik am Standort Zweibrücken
Solararchitektur
Pinch-Analyse zur Optimierung der Wärmeintegration in verfahrenstechnischen Prozessen
Wirkungsgradverbesserungen von Antriebssystemen für Pumpen
Elektronische Nutzbremsung mit Frequenz-Asynchronmaschinen unter dem Aspekt der Netzrückgewinnung und der Wirkungsgradverbesserung
Optimierung der Faserlagen und Bindemittel zur Verbesserung des Wärmedurchgangswertes bei Dämmmaterialien aus heimischen Faserpflanzen.
An der Fachhochschule Koblenz werden Projekte aus Forschung, Entwicklung und Technologietransfer mit direktem oder indirektem Bezug zu den Themen Energieeinsparung, regenerative Energien und Niedrigenergiehäuser an den Fachbereichen Bauwesen (Architektur, Bauingenieurwesen, Stadtplanung), Elektrotechnik/Informationstechnik und Maschinenbau durchgeführt und geplant.
Der Fachbereich Bauwesen plant gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Leichtbeton einen Forschungsantrag im Rahmen des 6. EU-Rahmenprogramms zum Massiven Dach aus Leichtbeton. Wesentliche Zielsetzungen sind die Erhöhung der Energieein35 sparung durch optimierte Baustoffe und Minimierung der Luftdurchlässigkeit, Energieeinsparung durch rationalisiertes Bauen, Verknüpfung der aktiven Energieeinsparung durch Wärmedämmung mit klimaaktiver Energiesparung und Integration von regenerativen Energieträgern in die Fertigdachmodule. Ferner verfügt der Fachbereich seit September 2005 über einen Fassadenprüfstand.
Hier sind bereits erste Versuche zur Frage der Wind- und Schlagregendichtigkeit sowie des thermisch-energetischen Verhaltens von Aluminium/Glas bzw. Aluminium/Polycarbonatelementen für Fassaden und Dächer angelaufen. Die Untersuchungen werden auf mineralische Baustoffe ausgedehnt.
Im Fachbereich Bauwesen ist zum Wintersemester 2003/2004 der akkreditierte Masterstudiengang Fassadenkonstruktionen gestartet. In einem Hauptmodul wird das Thema Regenerative Energien Photovoltaik behandelt. Zielsetzung dieses Moduls ist es, Bauingenieure mit den technischen Möglichkeiten der gebäudeintegrierten photovoltaischen Energienutzung vertraut zu machen.
Im Rahmen der Masterarbeiten sind erste Aufgabenstellungen in Zusammenarbeit mit der Industrie erfolgreich abgewickelt und die Ergebnisse zur Anwendung umgesetzt worden.
An der Amtlichen Prüfstelle für nichtmetallische Bau- und Werkstoffe an der Fachhochschule Koblenz erfolgen u. a. Drittmittelprojekte zur Frage der thermischen Entkopplung von Außenbauteilen statischer Tragsysteme durch z. B. elastomere Werkstoffe.
Im Fachbereich Bauwesen werden regelmäßig Drittmittelprojekte zum Thema Niedrigenergiehaus durchgeführt. Zum Wintersemester 2003/2004 ist der akkreditierte Masterstudiengang Fassadenkonstruktionen gestartet. In einem Hauptmodul wird das Thema Regenerative Energien Photovoltaik behandelt. Am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik werden verschiedene Untersuchungen zum Betriebsverhalten der Komponenten von Photovoltaikanlagen sowie eigene Entwicklungen zur besseren Einbindung der Messdaten und Überwachung der Anlagen durchgeführt.
Im Zusammenhang mit der Erkundung neuer technischer Möglichkeiten für einen ökonomischen Umgang mit den Ressourcen wurden an der Fachhochschule Trier verschiedene Projekte verfolgt, die auch mit Blick auf die Lehre einen Erfolg versprechenden Forschungsansatz aufwiesen.
Am Standort Birkenfeld wurde ein integrales Energie- und Managementkonzept zur Reduzierung des Energiebedarfs und der Umweltbelastungen erstellt. Das Konzept beinhaltet zur rationellen Energieverwendung eine Kombination von Techniken zur aktiven und passiven Nutzung der Solarenergie, modernen Anlagentechnik zur Gebäudeausrüstung und Maßnahmen zum Wärmeschutz des Gebäudes. Das Ziel dieser Planungen ist ein Gebäude mit hohem Benutzerkomfort und einem minimalen Gesamt- und Primärenergiebedarf. Das Konzept unterstützt im Bereich der Lehre die Thematik „Ressourcen- und umweltschonende Energieversorgung mit regenerativen Energien". Das Projekt gliedert sich in ein Energie- und Solarkonzept sowie ein Bildungskonzept.
Weitere Aktivitäten im Fachbereich Umweltplanung/Umwelttechnik am Standort Birkenfeld sind unter anderem: Arbeitsgebiet Umweltinformationssysteme
Automatisierte Datenerfassung im Gebäude- und Anlagenmanagement (u. a. Energiemanagement)
Entwicklung von Visualisierungswerkzeugen zur Dokumentation und Analyse des Energieverbrauchs in Liegenschaftsobjekten Arbeitsgebiet Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen/Erneuerbare Energien
Optimierung des Platin-Nutzungsgrades in Gasdiffusionselektroden für Brennstoffzellen (mit einem industriellen Forschungslabor sowie der University of Southampton, GB)
Wasserstofferzeugung aus Propan für portable Brennstoffzellensysteme
Membran- und MEA-Entwicklung für Brennstoffzellen (mit der Clemson University, USA)
Entwicklung von Komponenten für Brennstoffzellenstapel (Drittmittelprojekt)
Entwicklung von Brennstoffzellenmesstechnik im Auftrag einer örtlichen Firma
Entwicklung eines portablen Brennstoffzellensystems auf der Basis von Propan mit einer Partnerfirma
Machbarkeitsstudie zur dezentralen Energieerzeugung mit Brennstoffzellen für Inselsysteme im Auftrag der forstwirtschaftlichen Versuchsanstalt
Machbarkeitsstudie und Vorbereitung eines Pilotprojekts für die Nutzung von Biomasse in Brennstoffzellen am Beispiel von Biogas und Trockenstabilat im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Forsten
Zwei Studien zur Windenergienutzung in Deutschland und Polen.
Am Umwelt-Campus befinden sich derzeit folgende Institute und Kompetenzzentren mit Bezug zur Energienutzung: Institute
Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Institut für Softwaresysteme in Wirtschaft, Umwelt und Verwaltung (ISS)
Institut für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT)
Institut für Mikroverfahrenstechnik und Partikel-Technologie (IMiP) Kompetenzzentren
Brennstoffzelle „Fuel Cell Centre Rheinland-Pfalz (FCC)"
Intelligente mikrostrukturierte Partikel (KIMP)
Kommunales Umweltrecht
Zentrum für Recht und Wirtschaft des Luftverkehrs (ZfL)
Zentrum für medienbasierte Lehre und Kommunikation (ZmLK)