TY - CHAP A1 - May, Martin A1 - Breitbach, Gerd A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Latzke, Markus A1 - Bäumer, Klaus A1 - Uhlig, Ralf A1 - Söhn, Matthias A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Experimental facility for investigations of wire mesh absorbers for pressurized gases T2 - AIP Conference Proceedings Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1063/1.5117547 SN - 0094243X VL - 2126 SP - 030035-1 EP - 030035-9 ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Caminos, Ricardo Alexander Chico A1 - Mitchell, John C. A1 - Ruiz, Victor C. A1 - Kalogirou, Soteris A1 - Ktistis, Panayiotis K. A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Dynamic simulation model of a parabolic trough collector system with concrete thermal energy storage for process steam generation T2 - AIP Conference Proceedings Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1063/1.5117663 SN - 0094243X VL - 2126 SP - 150007-1 EP - 150007-8 ER - TY - JOUR A1 - Herrmann, Ulf A1 - Schwarzenbart, Marc A1 - Dittmann-Gabriel, Sören T1 - Speicher statt Kohle. Integration thermischer Stromspeicher in vorhandene Kraftwerksstandorte JF - BWK : Das Energie-Fachmagazin Y1 - 2019 SN - 1436-4883 VL - 71 IS - 4 SP - 42 EP - 45 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf ER - TY - JOUR A1 - Wolisz, Henryk A1 - Schütz, Thomas A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Kohrn, Markus A1 - Wesseling, Mark A1 - Müller, Dirk T1 - Cost optimal sizing of smart buildings' energy system components considering changing end-consumer electricity markets JF - Energy Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.06.025 VL - 137 SP - 715 EP - 728 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Blanke, Tobias A1 - Dring, Bernd A1 - Vontein, Marius A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Climate Change Mitigation Potentials of Vertical Building Integrated Photovoltaic T2 - 8th International Workshop on Integration of Solar Power into Power Systems : 16-17 October 2018, Stockholm, Sweden Y1 - 2018 SP - 1 EP - 7 ER - TY - JOUR A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Ebbert, Thiemo A1 - Hachul, Helmut A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Nutzung erneuerbarer Energien durch thermische Aktivierung von Komponenten aus Stahl JF - Stahlbau N2 - Die Versorgung von Neubauten soll möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen dafür eine gewichtige Rolle. Eine gute Möglichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zusätzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Gebäude zusätzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule ergänzt werden. Auch Tiefgründungen können neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch für die Verteilung der Wärme oder Kälte im Gebäude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden. Im Rahmen der Veröffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine Lösung vorgestellt, die vorgehängte hinterlüftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei Möglichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgründungen mittels Stahlpfählen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erläutert, welches Wärme zuführen oder bei Bedarf abführen kann. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.202000031 SN - 1437-1049 VL - 2020 IS - Volume 89, Issue 6512-519 SP - 512 EP - 519 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Kreyer, Jörg A1 - Müller, Marvin A1 - Esch, Thomas T1 - A Map-Based Model for the Determination of Fuel Consumption for Internal Combustion Engines as a Function of Flight Altitude N2 - In addition to very high safety and reliability requirements, the design of internal combustion engines (ICE) in aviation focuses on economic efficiency. The objective must be to design the aircraft powertrain optimized for a specific flight mission with respect to fuel consumption and specific engine power. Against this background, expert tools provide valuable decision-making assistance for the customer. In this paper, a mathematical calculation model for the fuel consumption of aircraft ICE is presented. This model enables the derivation of fuel consumption maps for different engine configurations. Depending on the flight conditions and based on these maps, the current and the integrated fuel consumption for freely definable flight emissions is calculated. For that purpose, an interpolation method is used, that has been optimized for accuracy and calculation time. The mission boundary conditions flight altitude and power requirement of the ICE form the basis for this calculation. The mathematical fuel consumption model is embedded in a parent program. This parent program presents the simulated fuel consumption by means of an example flight mission for a representative airplane. The focus of the work is therefore on reproducing exact consumption data for flight operations. By use of the empirical approaches according to Gagg-Farrar [1] the power and fuel consumption as a function of the flight altitude are determined. To substantiate this approaches, a 1-D ICE model based on the multi-physical simulation tool GT-Suite® has been created. This 1-D engine model offers the possibility to analyze the filling and gas change processes, the internal combustion as well as heat and friction losses for an ICE under altitude environmental conditions. Performance measurements on a dynamometer at sea level for a naturally aspirated ICE with a displacement of 1211 ccm used in an aviation aircraft has been done to validate the 1-D ICE model. To check the plausibility of the empirical approaches with respect to the fuel consumption and performance adjustment for the flight altitude an analysis of the ICE efficiency chain of the 1-D engine model is done. In addition, a comparison of literature and manufacturer data with the simulation results is presented. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.25967/490162 N1 - 68. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 30.09.-02.10.2019, Darmstadt PB - DGLR CY - Bonn ER - TY - JOUR A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Thermoelectric building temperature control: a potential assessment JF - International Journal of Energy and Environmental Engineering N2 - This study focuses on thermoelectric elements (TEE) as an alternative for room temperature control. TEE are semi-conductor devices that can provide heating and cooling via a heat pump effect without direct noise emissions and no refrigerant use. An efficiency evaluation of the optimal operating mode is carried out for different numbers of TEE, ambient temperatures, and heating loads. The influence of an additional heat recovery unit on system efficiency and an unevenly distributed heating demand are examined. The results show that TEE can provide heat at a coefficient of performance (COP) greater than one especially for small heating demands and high ambient temperatures. The efficiency increases with the number of elements in the system and is subject to economies of scale. The best COP exceeds six at optimal operating conditions. An additional heat recovery unit proves beneficial for low ambient temperatures and systems with few TEE. It makes COPs above one possible at ambient temperatures below 0 ∘C. The effect increases efficiency by maximal 0.81 (from 1.90 to 2.71) at ambient temperature 5 K below room temperature and heating demand Q˙h=100W but is subject to diseconomies of scale. Thermoelectric technology is a valuable option for electricity-based heat supply and can provide cooling and ventilation functions. A careful system design as well as an additional heat recovery unit significantly benefits the performance. This makes TEE superior to direct current heating systems and competitive to heat pumps for small scale applications with focus on avoiding noise and harmful refrigerants. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s40095-021-00424-x N1 - Corresponding author: Markus Hagenkamp VL - 13 SP - 241 EP - 254 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Reger, Vitali A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Koaxiale Stahlenergiepfähle JF - Stahlbau N2 - Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt. Y1 - 2021 VL - 90. 2021 IS - 6 SP - 417 EP - 424 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Hoffschmidt, Bernhard A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Rau, Christoph A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Anthrakidis, Anette A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - O’Connor, B. A1 - Chico Caminos, R.A. A1 - Rendón, C. A1 - Hilger, P. T1 - Concentrating solar power T2 - Comprehensive Renewable Energy (Second Edition) / Volume 3: Solar Thermal Systems: Components and Applications N2 - The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems. The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours. Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage. Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described. Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail. The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world. KW - Central receiver power plant KW - Concentrated systems KW - Gas turbine KW - Hybridization KW - Power conversion systems Y1 - 2022 SN - 978-0-12-819734-9 SP - 670 EP - 724 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Hoffschmidt, Bernhard A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Göttsche, Joachim A1 - Sauerborn, Markus A1 - Kaufhold, O. T1 - High Concentration Solar Collectors T2 - Comprehensive Renewable Energy (Second Edition) / Volume 3: Solar Thermal Systems: Components and Applications N2 - Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system. For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems. For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this article, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail. KW - Central receiver system KW - Concentrated solar collector KW - Solar dish KW - Solar concentration Y1 - 2022 SN - 978-0-12-819734-9 U6 - https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819727-1.00058-3 SP - 198 EP - 245 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Schwager, Christian A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Flesch, Robert A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Herrmann, Ulf T1 - Improved efficiency prediction of a molten salt receiver based on dynamic cloud passage simulation T2 - AIP Conference Proceedings Y1 - 2019 SN - 978-0-7354-1866-0 U6 - https://doi.org/10.1063/1.5117566 VL - 2126 IS - 1 SP - 030054-1 EP - 030054-8 ER - TY - JOUR A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Hachul, Helmut A1 - Döring, Bernd A1 - Blanke, Tobias A1 - Göttsche, Joachim T1 - Plusenergiegebäude 2.0 in Stahlleichtbauweise JF - Stahlbau Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.201900034 SN - 1437-1049 (E-journal), 0038-9145 (print) VL - 88 IS - 6 SP - 522 EP - 528 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Gorzalka, Philip A1 - Dahlke, Dennis A1 - Göttsche, Joachim A1 - Israel, Martin A1 - Patel, Dhruvkumar A1 - Prahl, Christoph A1 - Schmiedt, Jacob Estevam A1 - Frommholz, Dirk A1 - Hoffschmidt, Bernhard A1 - Linkiewicz, Magdalena T1 - Building Tomograph–From Remote Sensing Data of Existing Buildings to Building Energy Simulation Input T2 - EBC, Annex 71, Fifth expert meeting, October 17-19, 2018, Innsbruck, Austria Y1 - 2018 ER - TY - JOUR A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Röger, Marc A1 - Schwarzbözl, Peter A1 - Buck, Reiner A1 - Macke, Ansgar A1 - Raeder, Christian A1 - Göttsche, Joachim T1 - Review of heliostat calibration and tracking control methods JF - Solar Energy N2 - Large scale central receiver systems typically deploy between thousands to more than a hundred thousand heliostats. During solar operation, each heliostat is aligned individually in such a way that the overall surface normal bisects the angle between the sun’s position and the aim point coordinate on the receiver. Due to various tracking error sources, achieving accurate alignment ≤1 mrad for all the heliostats with respect to the aim points on the receiver without a calibration system can be regarded as unrealistic. Therefore, a calibration system is necessary not only to improve the aiming accuracy for achieving desired flux distributions but also to reduce or eliminate spillage. An overview of current larger-scale central receiver systems (CRS), tracking error sources and the basic requirements of an ideal calibration system is presented. Leading up to the main topic, a description of general and specific terms on the topics heliostat calibration and tracking control clarifies the terminology used in this work. Various figures illustrate the signal flows along various typical components as well as the corresponding monitoring or measuring devices that indicate or measure along the signal (or effect) chain. The numerous calibration systems are described in detail and classified in groups. Two tables allow the juxtaposition of the calibration methods for a better comparison. In an assessment, the advantages and disadvantages of individual calibration methods are presented. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.06.030 VL - 207 SP - 110 EP - 132 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - El Moussaoui, Noureddine A1 - Talbi, Sofian A1 - Atmane, Ilyas A1 - Kassmi, Khalil A1 - Schwarzer, Klemens A1 - Chayeb, Hamid A1 - Bachiri, Najib T1 - Feasibility of a new design of a Parabolic Trough Solar Thermal Cooker (PSTC) JF - Solar Energy N2 - In this article, we describe the structure, the functioning, and the tests of parabolic trough solar thermal cooker (PSTC). This oven is designed to meet the needs of rural residents, including Urban, which requires stable cooking temperatures above 200 °C. The cooking by this cooker is based on the concentration of the sun's rays on a glass vacuum tube and heating of the oil circulate in a big tube, located inside the glass tube. Through two small tubes, associated with large tube, the heated oil, rise and heats the pot of cooking pot containing the food to be cooked (capacity of 5 kg). This cooker is designed in Germany and extensively tested in Morocco for use by the inhabitants who use wood from forests. During a sunny day, having a maximum solar radiation around 720 W/m2 and temperature ambient around 26 °C, maximum temperatures recorded of the small tube, the large tube and the center of the pot are respectively: 370 °C, 270 °C and 260 °C. The cooking process with food at high (fries, ..), we show that the cooking oil temperature rises to 200 °C, after 1 h of heating, the cooking is done at a temperature of 120 °C for 20 min. These temperatures are practically stable following variations and decreases in the intensity of irradiance during the day. The comparison of these results with those of the literature shows an improvement of 30–50 % on the maximum value of the temperature with a heat storage that could reach 60 min of autonomy. All the results obtained show the good functioning of the PSTC and the feasibility of cooking food at high temperature (>200 °C). Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.079 SN - 0038-092X VL - 201 IS - Vol. 201 (May 2020) SP - 866 EP - 871 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Hoffschmidt, Bernhard A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Rau, Christoph A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Anthrakidis, Anette A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - O’Connor, B. A1 - Caminos, R.A. Chico A1 - Rendón, C. A1 - Hilger, P. T1 - Concentrating Solar Power T2 - Earth systems and environmental sciences N2 - The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems. The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours. Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage. Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described. Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail. The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world. KW - Central receiver power plant KW - Concentrated systems KW - Concentrating solar power KW - Fresnel power plant KW - Gas turbine Y1 - 2021 SN - 978-0-12-409548-9 U6 - https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819727-1.00089-3 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Meyer, S. A1 - Hänel, Matthias A1 - Beeh, B. A1 - Dittmann-Gabriel, Sören A1 - Dluhosch, R. A1 - May, Martin A1 - Herrmann, Ulf T1 - Multifunktionaler thermischer Stromspeicher für die Strom- und Wärmeversorgung der Industrie von morgen JF - ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG) Y1 - 2020 SN - 2625-9907 VL - 2020 IS - 1 SP - 6 EP - 9 ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes Christoph A1 - Chico Caminos, Ricardo Alexander A1 - Atti, Vikrama Nagababu A1 - Ürlings, Nicolas A1 - Dutta, Siddharth A1 - Ruiz, Victor A1 - Kalogirou, Soteris A1 - Ktistis, Panayiotis A1 - Agathokleous, Rafaela A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Dynamic simulation tool for a performance evaluation and sensitivity study of a parabolic trough collector system with concrete thermal energy storage T2 - AIP Conference Proceedings 2303 Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1063/5.0029277 SN - 0094-243X N1 - SOLARPACES 2019: International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 1–4 October 2019, Daegu, South Korea SP - 160004 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY ER - TY - JOUR A1 - Herrmann, Ulf A1 - Schwarzenbart, Marc A1 - Dittmann-Gabriel, Sören A1 - May, Martin T1 - Hochtemperatur-Wärmespeicher für die Strom- und Wärmewende JF - Solarzeitalter : Politik, Kultur und Ökonomie erneuerbarer Energien Y1 - 2019 SN - 0937-3802 VL - 31 IS - 2 SP - 18 EP - 23 ER - TY - JOUR A1 - Damm, Marc André A1 - Sauerborn, Markus A1 - Fend, Thomas A1 - Herrmann, Ulf T1 - Optimisation of a urea selective catalytic reduction system with a coated ceramic mixing element JF - Journal of ceramic science and technology Y1 - 2017 SN - 2190-9385 (Print) U6 - https://doi.org/10.4416/JCST2016-00056 SN - 2190-9385 (Online) VL - 8 IS - 1 SP - 19 EP - 24 PB - Göller CY - Baden-Baden ER - TY - JOUR A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Hoffschmidt, Bernhard T1 - Advances in solar tower technology JF - Wiley interdisciplinary reviews : Energy and Environment : WIREs Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/wene.217 SN - 2041-840X VL - 6 IS - 1 SP - 1 EP - 19 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - RPRT A1 - Esch, Thomas A1 - Damm, Marc André A1 - Kalbhenn, Hartmut T1 - Auslegung und Simulation eines Hybridantriebs für den teilelektrischen Betrieb eines Luftfahrzeuges der allgemeinen Luftfahrt : Schlussbericht für das Forschungsvorhaben ; Förderperiode 01.07.2009 - 31.05.2012 T1 - HyFly ; Design and simulation of a partially electrified operatin of an aircraft of the general aviation Y1 - 2013 U6 - https://doi.org/10.2314/GBV:780055411 N1 - Report-Nr.: 1709X08 CY - Aachen ; Hannover ER - TY - RPRT A1 - Damm, Marc André A1 - Anthrakidis, Anette A1 - Fend, Thomas T1 - Partikelminderungssystem mit einstellbarem Partikelrückhaltegrad : Varytrap : Schlussbericht : Laufzeit: 01.07.2010-28.02.2014 Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.2314/GBV:848651863 N1 - Report-Nr: 17012X10 CY - Jülich ER - TY - RPRT A1 - Damm, Marc André A1 - Anthrakidis, Anette A1 - Fend, Thomas T1 - Keramische Porenkörpersysteme als SCR-Mischer und Hydrolysekatalysator : BMBF-Projekt: Hydromix : Schlussbericht : Laufzeit: 01.10.2011 bis 31.03.2015 Y1 - 2016 CY - Aachen ER - TY - CHAP A1 - El Moussaoui, Noureddine A1 - Kassmi, Khalil A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Schwarzer, Klemens A1 - Chayeb, Hamid A1 - Bachiri, Najib T1 - Simulation studies on a new innovative design of a hybrid solar distiller MSDH alimented with a thermal and photovoltaic energy T2 - Materialstoday: Proceedings N2 - In this paper, we present the structure, the simulation the operation of a multi-stage, hybrid solar desalination system (MSDH), powered by thermal and photovoltaic (PV) (MSDH) energy. The MSDH system consists of a lower basin, eight horizontal stages, a field of four flat thermal collectors with a total area of 8.4 m2, 3 Kw PV panels and solar batteries. During the day the system is heated by thermal energy, and at night by heating resistors, powered by solar batteries. These batteries are charged by the photovoltaic panels during the day. More specifically, during the day and at night, we analyse the temperature of the stages and the production of distilled water according to the solar irradiation intensity and the electric heating power, supplied by the solar batteries. The simulations were carried out in the meteorological conditions of the winter month (February 2020), presenting intensities of irradiance and ambient temperature reaching 824 W/m2 and 23 °C respectively. The results obtained show that during the day the system is heated by the thermal collectors, the temperature of the stages and the quantity of water produced reach 80 °C and 30 Kg respectively. At night, from 6p.m. the system is heated by the electric energy stored in the batteries, the temperature of the stages and the quantity of water produced reach respectively 90 °C and 104 Kg for an electric heating power of 2 Kw. Moreover, when the electric power varies from 1 Kw to 3 Kw the quantity of water produced varies from 92 Kg to 134 Kg. The analysis of these results and their comparison with conventional solar thermal desalination systems shows a clear improvement both in the heating of the stages, by 10%, and in the quantity of water produced by a factor of 3. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.115 SN - 2214-7853 N1 - The Fourth edition of the International Conference on Materials & Environmental Science (ICMES 2020), virtual conference, November 18-28, 2020, Morocco VL - 45 IS - 8 SP - 7653 EP - 7660 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Caminos, Ricardo Alexander Chico A1 - Ürlings, Nicolas A1 - Dutta, Siddharth A1 - Ruiz, Victor A1 - Kalogirou, Soteris A1 - Ktistis, Panayiotis A1 - Agathokleous, Rafaela A1 - Jung, Christian A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Atti, Vikrama Nagababu A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Operational experience and behaviour of a parabolic trough collector system with concrete thermal energy storage for process steam generation in Cyprus T2 - AIP Conference Proceedings N2 - As part of the transnational research project EDITOR, a parabolic trough collector system (PTC) with concrete thermal energy storage (C-TES) was installed and commissioned in Limassol, Cyprus. The system is located on the premises of the beverage manufacturer KEAN Soft Drinks Ltd. and its function is to supply process steam for the factory's pasteurisation process [1]. Depending on the factory's seasonally varying capacity for beverage production, the solar system delivers between 5 and 25 % of the total steam demand. In combination with the C-TES, the solar plant can supply process steam on demand before sunrise or after sunset. Furthermore, the C-TES compensates the PTC during the day in fluctuating weather conditions. The parabolic trough collector as well as the control and oil handling unit is designed and manufactured by Protarget AG, Germany. The C-TES is designed and produced by CADE Soluciones de Ingeniería, S.L., Spain. In the focus of this paper is the description of the operational experience with the PTC, C-TES and boiler during the commissioning and operation phase. Additionally, innovative optimisation measures are presented. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1063/5.0029278 N1 - SOLARPACES 2019: International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 1–4 October 2019, Daegu, South Korea IS - 2303 SP - 140004-1 EP - 140004-10 ER - TY - CHAP A1 - Rendon, Carlos A1 - Schwager, Christian A1 - Ghiasi, Mona A1 - Schmitz, Pascal A1 - Bohang, Fakhri A1 - Caminos, Ricardo Alexander Chico A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Modeling and upscaling of a pilot bayonettube reactor for indirect solar mixed methane reforming T2 - AIP Conference Proceedings N2 - A 16.77 kW thermal power bayonet-tube reactor for the mixed reforming of methane using solar energy has been designed and modeled. A test bench for the experimental tests has been installed at the Synlight facility in Juelich, Germany and has just been commissioned. This paper presents the solar-heated reactor design for a combined steam and dry reforming as well as a scaled-up process simulation of a solar reforming plant for methanol production. Solar power towers are capable of providing large amounts of heat to drive high-endothermic reactions, and their integration with thermochemical processes shows a promising future. In the designed bayonet-tube reactor, the conventional burner arrangement for the combustion of natural gas has been substituted by a continuous 930 °C hot air stream, provided by means of a solar heated air receiver, a ceramic thermal storage and an auxiliary firing system. Inside the solar-heated reactor, the heat is transferred by means of convective mechanism mainly; instead of radiation mechanism as typically prevailing in fossil-based industrial reforming processes. A scaled-up solar reforming plant of 50.5 MWth was designed and simulated in Dymola® and AspenPlus®. In comparison to a fossil-based industrial reforming process of the same thermal capacity, a solar reforming plant with thermal storage promises a reduction up to 57 % of annual natural gas consumption in regions with annual DNI-value of 2349 kWh/m2. The benchmark solar reforming plant contributes to a CO2 avoidance of approx. 79 kilotons per year. This facility can produce a nominal output of 734.4 t of synthesis gas and out of this 530 t of methanol a day. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1063/5.0029974 N1 - SOLARPACES 2019: International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 1–4 October 2019, Daegu, South Korea IS - 2303 SP - 170012-1 EP - 170012-9 ER - TY - CHAP A1 - Oetringer, Kerstin A1 - Dümmler, Andreas A1 - Göttsche, Joachim T1 - Neues Modell zur 1D-Simulation der indirekten Verdunstungskühlung T2 - DKV‐Tagung 2020, AA II.1 N2 - Im Projekt Coolplan‐ AIR geht es um die Fortentwicklung und Feld‐ Validierung eines Berechnungs‐ und Auslegungstools zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden mit luftgestützten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Eine der betrachteten Anlagen arbeitet mit indirekter Verdunstung. Diese Veröffentlichung zeigt den Entwicklungsprozess und den Aufbau des Simulationsmodells zur Verdunstungskühlung in der Simulationsumgebung Matlab‐ Simulink mit der CARNOT‐ Toolbox. Das besondere Augenmerk liegt dabei auf dem physikalischen Modell des Wärmeübertragers, in dem die Verdunstung implementiert ist. Dem neuen Modellansatz liegt die Annahme einer aus der Enthalpie‐ Betrachtung hergeleiteten effektiven Wärmekapazität zugrunde. Des Weiteren wird der Befeuchtungsgrad als konstant angesehen und eine standardisierte Zunahme der Wärmeübertragung des feuchten gegenüber dem trockenen Wärmeübertrager angenommen. Die Validierung des Modells erfolgte anhand von Literaturdaten. Für den trockenen Wärmetauscher ist der maximale absolute Fehler der berechneten Austrittstemperatur (Zuluft) kleiner als ±0.1 K und für den nassen Wärmetauscher (Kühlfall) unter der Annahme eines konstanten Verdunstungsgrades kleiner als ±0.4 K. Y1 - 2020 N1 - Deutsche Kälte- und Klimatagung, 19-20 November 2020, online SP - 250 EP - 262 ER - TY - CHAP A1 - Dümmler, Andreas A1 - Oetringer, Kerstin A1 - Göttsche, Joachim T1 - Auslegungstool zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden T2 - DKV-Tagung 2020, AA IV N2 - Thematisch widmet sich das Projekt Coolplan- AIR der Fortentwicklung und Feldvalidierung eines Berechnungs- und Auslegungstools zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden mit luftgestützten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Vermessung, Simulation und Integration rein luftgestützter Kühltechnologien. Im Bereich der Kälteerzeugung wurden Luft‐ Luft‐ Wärmepumpen, Anlagen zur adiabaten Kühlung bzw. offene Kühltürme und VRF‐ Multisplit‐ Systeme (Variable Refrigerant Flow) im Feld bzw. auf dem Teststand der HSD vermessen. Die Komponentenmodelle werden in die Matlab/Simulink‐ Toolbox CARNOT integriert und anschließend auf Basis der zuvor erhaltenen Messdaten validiert. Einerseits erlauben die Messungen das Betriebsverhalten von Anlagenkomponenten zu analysieren. Andererseits soll mit der Vermessung im Feld geprüft werden, inwieweit die Simulationsmodelle, welche im Vorgängerprojekt aus Prüfstandmessungen entwickelt wurden, auch für größere Geräteleistungen Gültigkeit besitzen. Die entwickelten und implementierten Systeme, bestehend aus verschiedensten Anlagenmodellen und Regelungskomponenten, werden geprüft und dahingehend qualifiziert, dass sie in Standard- Auslegungstools zuverlässig verwendet werden können. Zusätzlich wird ein energetisches Monitoring eines Hörsaalgebäudes am Campus Jülich durchgeführt, das u. a. zur Validierung der Kühllastberechnungen in gängigen Simulationsmodelle genutzt werden kann. Y1 - 2020 N1 - Deutsche Kälte- und Klimatagung, 19-20 November 2020, online SP - 1109 ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Dümmler, Andreas A1 - Maddineni, S. K. T1 - Multi-Mirror Array Calculations With Optical Error N2 - The optical performance of a 2-axis solar concentrator was simulated with the COMSOL Multiphysics® software. The concentrator consists of a mirror array, which was created using the application builder. The mirror facets are preconfigured to form a focal point. During tracking all mirrors are moved simultaneously in a coupled mode by 2 motors in two axes, in order to keep the system in focus with the moving sun. Optical errors on each reflecting surface were implemented in combination with the solar angular cone of ± 4.65 mrad. As a result, the intercept factor of solar radiation that is available to the receiver was calculated as a function of the transversal and longitudinal angles of incidence. In addition, the intensity distribution on the receiver plane was calculated as a function of the incidence angles. KW - solar process heat KW - concentrating collector KW - raytracing KW - point-focussing system Y1 - 2019 SP - 1 EP - 6 ER - TY - RPRT A1 - Ghinaiya, Jagdishkumar A1 - Lehmann, Thomas A1 - Göttsche, Joachim T1 - LOCAL+ – ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit nachhaltigem Energie- und Wohnraumkonzept T2 - Bauphysik N2 - Mit dem Beitrag des Teams der FH Aachen zum SDE 21/22 wird im Projekt LOCAL+ ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit einem innovativen Wohnraumkonzept geplant und umgesetzt. Ziel dieses Konzeptes ist die Verringerung des stetig steigenden Wohnflächenbedarfs durch ein Raum-in-Raum Konzept. Gebäudetechnisch wird in dem Projekt nicht nur das Einzelgebäude betrachtet, sondern unter Berücksichtigung des Gebäudebestandes wird für das Quartier ein innovatives und nachhaltiges Energiekonzept entwickelt. Ein zentrales Wasserstoffsystem ist für ein Quartier geplant, um den Stromverbrauch aus dem Netz im Winter zu reduzieren. Zentraler Bestandteil des TGA-Konzepts ist ein unterirdischer Eisspeicher, eine PVT und eine Wärmepumpe mit intelligenter Regelstrategie. Ein Teil des neuen Gebäudes (Design Challenge DC) wird in Wuppertal als Hausdemonstrationseinheit (HDU) präsentiert. Eine hygrothermische Simulation der HDU wurde mit der WUFI-Software durchgeführt. Da im Innenraum Lehmmodule und -platten als Feuchtigkeitspuffer verwendet werden, spielen die Themen Feuchtigkeit, Holzfäule und Schimmelwachstum eine wichtige Rolle. KW - Energiekonzept KW - Gesamtwassergehalt KW - Feuchtigkeit KW - Verdunstungskälte KW - energy concept Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/bapi.202200010 SN - 0171-5445 (Print) SN - 1437-0980 (Online) VL - 44 IS - 3 SP - 136 EP - 142 PB - Ernst & Sohn CY - Hoboken ER - TY - JOUR A1 - Gorzalka, Philip A1 - Schmiedt, Jacob Estevam A1 - Schorn, Christian T1 - Automated Generation of an Energy Simulation Model for an Existing Building from UAV Imagery JF - Buildings N2 - An approach to automatically generate a dynamic energy simulation model in Modelica for a single existing building is presented. It aims at collecting data about the status quo in the preparation of energy retrofits with low effort and costs. The proposed method starts from a polygon model of the outer building envelope obtained from photogrammetrically generated point clouds. The open-source tools TEASER and AixLib are used for data enrichment and model generation. A case study was conducted on a single-family house. The resulting model can accurately reproduce the internal air temperatures during synthetical heating up and cooling down. Modelled and measured whole building heat transfer coefficients (HTC) agree within a 12% range. A sensitivity analysis emphasises the importance of accurate window characterisations and justifies the use of a very simplified interior geometry. Uncertainties arising from the use of archetype U-values are estimated by comparing different typologies, with best- and worst-case estimates showing differences in pre-retrofit heat demand of about ±20% to the average; however, as the assumptions made are permitted by some national standards, the method is already close to practical applicability and opens up a path to quickly estimate possible financial and energy savings after refurbishment. KW - Modelica KW - heat transfer coefficient KW - heat demand KW - building energy modelling KW - building energy simulation Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.3390/buildings11090380 SN - 2075-5309 N1 - This article belongs to the Special Issue "Application of Computer Technology in Buildings" VL - 11 IS - 9 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Peere, Wouter A1 - Blanke, Tobias ED - Vernon, Chris T1 - GHEtool: An open-source tool for borefield sizing in Python JF - Journal of Open Source Software N2 - GHEtool is a Python package that contains all the functionalities needed to deal with borefield design. It is developed for both researchers and practitioners. The core of this package is the automated sizing of borefield under different conditions. The sizing of a borefield is typically slow due to the high complexity of the mathematical background. Because this tool has a lot of precalculated data, GHEtool can size a borefield in the order of tenths of milliseconds. This sizing typically takes the order of minutes. Therefore, this tool is suited for being implemented in typical workflows where iterations are required. GHEtool also comes with a graphical user interface (GUI). This GUI is prebuilt as an exe-file because this provides access to all the functionalities without coding. A setup to install the GUI at the user-defined place is also implemented and available at: https://www.mech.kuleuven.be/en/tme/research/thermal_systems/tools/ghetool. KW - geothermal KW - energy KW - borefields KW - sizing Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.21105/joss.04406 SN - 2475-9066 VL - 7 IS - 76 SP - 1 EP - 4, 4406 ER - TY - CHAP A1 - Blanke, Tobias A1 - Schmidt, Katharina S. A1 - Göttsche, Joachim A1 - Döring, Bernd A1 - Frisch, Jérôme A1 - van Treeck, Christoph ED - Weidlich, Anke ED - Neumann, Dirk ED - Gust, Gunther ED - Staudt, Philipp ED - Schäfer, Mirko T1 - Time series aggregation for energy system design: review and extension of modelling seasonal storages T2 - Energy Informatics N2 - Using optimization to design a renewable energy system has become a computationally demanding task as the high temporal fluctuations of demand and supply arise within the considered time series. The aggregation of typical operation periods has become a popular method to reduce effort. These operation periods are modelled independently and cannot interact in most cases. Consequently, seasonal storage is not reproducible. This inability can lead to a significant error, especially for energy systems with a high share of fluctuating renewable energy. The previous paper, “Time series aggregation for energy system design: Modeling seasonal storage”, has developed a seasonal storage model to address this issue. Simultaneously, the paper “Optimal design of multi-energy systems with seasonal storage” has developed a different approach. This paper aims to review these models and extend the first model. The extension is a mathematical reformulation to decrease the number of variables and constraints. Furthermore, it aims to reduce the calculation time while achieving the same results. KW - Energy system KW - Renewable energy KW - Mixed integer linear programming (MILP) KW - Typical periods KW - Time-series aggregation Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1186/s42162-022-00208-5 SN - 2520-8942 N1 - 11th DACH+ Conference on Energy Informatics, 15-16 September 2022, Freiburg, Germany VL - 5 IS - 1, Article number: 17 PB - Springer Nature ER - TY - JOUR A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Timmer, H. T1 - Energetische und betriebswirtschaftliche Bewertung von Kühlsystemen für Kühllager JF - HLH. Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik KW - Heizung KW - Lüftung KW - Klimatechnik KW - Lüftungstechnik KW - Haustechnik Y1 - 1998 SN - 1436-5103 VL - 49 IS - 9 SP - 74 EP - 77 PB - Springer CY - Düsseldorf ER - TY - CHAP A1 - Thulfaut, Christian A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman ED - Jaschinski, Hans T1 - Messwerterfassung und –auswertung mit LabView: Experimentelle Analyse der Mischungsgüte in Hybridzellenkühltürmen T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 2000 N2 - Zur Kühlung von Abwärmeströmen aus Kraftwerksprozessen werden in zunehmenden Maße Hybridzellenkühltürme mit Zwangskonvektion eingesetzt, deren wesentlicher Vorteil ihre geringe Bauhöhe ist. Um bei derartigen Kühltürmen eine Sichtbehinderung oder Glatteisgefährdung durch bodennahen Nebel zu vermeiden, muss durch eine optimale Vermischung des Trocken- und Naßluftanteils gewährleistet sein, daß aus der Kühlturmkrone keine Nebelschwaden austreten. In Zusammenarbeit mit der Industrie betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen einen Versuchsstand zur Erfassung der Mischungsgüte in Hybridzellenkühltürmen. In maßstabsgerechter Nachbildung können dabei am Modell alle relevanten Einflußgrößen wie Kühlturmgeometrie, Gestaltung zusätzlicher Mischeinbauten sowie die Betriebsparameter variiert werden. Mit Hilfe einer unter LabView 5.01 erstellten Software werden sowohl die l3etriebszustüncle online überwacht, als auch die benötigten Meßwerte zur Bestimmung der Mischungsgüte erfaßt. Über die grafische Oberfläche können sämtliche Meßoptionen gesteuert sowie alle Meßdaten visualisiert und kontrolliert werden. In das LabView-Programm sind darüber hinaus Routinen zur Auswertung der Daten implementiert worden, die sowohl eine direkte Darstellung der Ergebnisse in Form von Diagrammen ermöglichen, als auch zur Weiterverarbeitung einen Datenexport in eine Microsoft- Excel-Tabelle vorsehen. N2 - The Institute of Heat Transfer and Air Conditioning at the Aachen University of Technology operates in co-operation with industrial partners a test facility in order to investigate mixture quality in hybrid cooling towers. In a scaled mock-up a variation of all relevant data such as the geometry of the cooling tower, the design of additional mixers and the operation parameters could be realized. A software tool, created with LabView 5.01, offers the possibility to control the whole process and to measure all relevant quantities. The graphic user interface permits an online control and a visualization of the measured values. Beyond this the program is not only able to evaluate the data and to represent the results in form of diagrams, but also to export the data directly into an Microsoft-Excel-sheet for further analysing. Y1 - 2000 SN - 3-7785-2789-4 (print) SP - 54 EP - 60 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Thulfaut, Christian A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman ED - Jaschinski, Hans T1 - On-Line Simulation mit LabView: Experimentelle und numerische Analyse homogener Gasphasenreaktionen aus Kraftwerksprozessen, T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 2000 N2 - The institute of heat transfer and air conditioning at the Aachen University of Technology operates several test facilities in order to investigate homogeneous and catalytical processes for the reduction of gaseous pollutants (e.g. nitrous oxide) of flue gases in a tempeature range up to 900°C. One test facility consists of a stainless steel reactor in which the influence of reducing additives can be investigated. The software tool, created with LabVIEW 5.01, offers the possibility to measure, visualize and control all relevant physical quantities and to gain a numerical solution of the problem by solving the one dimensional, steady state conservation equations. N2 - Die bei Kohlekraftwerksprozessen entstehenden Rauchgase enthalten einen nicht unerheblichen Teil an Schadgaskomponenten (z.B. Stickoxide), die aus dem Gasstrom entfernt werden müssen. Im Rahmen von Forschungsvorhaben des BMBF und verschiedener Industriepartner betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Pilotanlagen und Prüfstände für Untersuchungen auf dem Gebiet der homogenen und heterogen-katalytischen Schadstoffreduktion heißer Rauchgase bei Temperaturen bis zu 900 °C. Für die Erforschung der Minderungspotentiale geeigneter, auf Distickstoffoxid reduzierend wirkender Additive, wie Wasserstoffperoxid, oder auch Katalysatoren, befindet sich ein Reaktor in Betrieb, der eine Untersuchung der Reaktionskinetik bei der Entfernung von Schadgaskomponenten aus einem lnertgasstrom ermöglicht. Wesentlich für den Erfolg der Forschungsarbeit ist eine auf das spezielle Projekt genau abgestimmte Meß- und Regelungstechnik. Neben der Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten ist auch die Softwareentwicklung unter einer leistungsstarken und zuverlässigen Programmierumgebung von großer Bedeutung. Hierbei dient die unter LabVIEW 5.01 entwickelte Datenerfassung- und Auswertesoftware zum einen der Messung, Visualisierung und Regelung der relevanten Temperaturen, Drücke, Konzentrationen und Volumenströme einzelner Gaskomponenten. Zum anderen ermöglicht sie parallel eine numerische Simulation der Vorgänge innerhalb des Reaktors zur Anpassung reaktionskinetischer Parameter aus den sich ergebenden Versuchsdaten durch Lösung eindimensionaler, stationärer Erhaltungsgleichungen. Y1 - 2000 SN - 3-7785-2789-4 (print) SP - 103 EP - 108 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER - TY - RPRT A1 - Christ, Ansgar A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich T1 - Strömungs-, Filterkuchen- und Abreinigungsmodelle für Heißgasfilter, Teilvorhaben "Numerische Simulation des Abreinigungsvorganges und der Rohgasströmung" KW - Prozesssimulation KW - Filterkuchen KW - Druckvergasung KW - Druckwirbelschichtfeuerung KW - Rauchgasreinigung Y1 - 1998 U6 - https://doi.org/10.2314/GBV:50431601X N1 - Verbundprojekt im Rahmen der Projektträgerschaft BEO des BMBF der Partner RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Regelungstechnik Universität Karlsruhe, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik LLB Lurgi Lentjes Babcock Energietechnik GmbH, Oberhausen Förderkennzeichen: 0326831B Abschlußbericht ER - TY - CHAP A1 - Dautzenberg, H. A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman T1 - Meßtechnik auf dem Prüfstand: Forschung zur Heißgasfiltration T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 1996 N2 - Im Rahmen von Forschungsvorhaben des BMBF und verschiedener Industriepartner betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Pilotanlagen und Prüfstände für Untersuchungen auf dem Gebiet der Heißgasfiltration mit keramischen Filterelementen. Als wesentlicher Garant für den Erfolg der Forschungsarbeit muß die auf das jeweilige Projekt genau abgestimmte Meß- und Regelungstechnik angesehen werden. Hierbei zählt neben der Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten auch die Softwareentwicklung unter einer leistungsstarken und zuverlässigen Programmierumgebung. Anhand des Aufbaus dreier Versuchsanlagen im Technikumsmaßstab soll das Anforderungsprofil an die Meßtechnik bis hin zur Umsetzung innerhalb der Anlage skizziert werden. Der Heißgasfiltrationsprüfstand im Heizkraftwerk der RWTH Aachen dient der Beobachtung des Reinigungsverhaltens keramischer Filterelemente bei der Heißgasentstaubung im Temperaturbereich bis 850 Grad C. Wesentlich für die Meßwerterfassung ist hierbei die Kopplung eines Orion-Datenloggers der Firma Schlumberger mit LabView 4.0. Im Hochtemperaturofen des Lehrstuhls werden instationäre Druckmessungen an einer keramischen Filterkerze während eines Abreinigungsimpulses bei 950 Grad C mit hoher Samplingrate durchgeführt. Hierbei übernimmt eine durch LabView 4.0 angesteuerte E-Series Karte der Firma National Instruments die Signalaufnahme. Die katalytische Schadstoffreduktion und Entstaubung heißer Rauchgase bei 900 Grad C sind Ziele der Untersuchungen in einer erstellten Versuchsanlage mit einem Quarzglasreaktor. Die Signalerfassung und -konditionierung erfolgt über SCXI in Verbindung mit LabView 4.0, die Steuerung der Anlage übernehmen zwei Multifunktionskarten (National Instruments). KW - keramischer Werkstoff KW - Filter (Stofftrennung) KW - Filtration KW - Entstaubung KW - Staubfilter Y1 - 1996 N1 - 5.-6. November 1996 Forum der Technik München, Germany SP - 202 EP - 208 PB - National Instruments Germany CY - München ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Müller, D. A1 - Herting, D. A1 - Schneemann, A. A1 - Renz, Ulrich ED - Rahman, Jamal ED - Jaschinski, Hans T1 - Modulare Messdatenerfassung in Forschung und Lehre T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis : Begleitband zum Kongress VIP '97 N2 - The Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik at the Aachen University of Technology operates several test facilities to investigate fundamentals of heat and mass transfer supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, the Minister für Forschung und Technologie and the industry. In order to get high-resolution and reproselection of hardware components is as critical as the design of software routines to perform successful and accurate measurements. In the following the development of the measurement and control system for three different test facilities is presented and discussed. Special attention is given to the education of students within the framework of laboratories and scientific experiments. Y1 - 1997 SN - 978-3-7785-2667-5 Pp. SP - 282 EP - 288 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Schulze-Buxloh, Lina A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Ulbrich, Michelle T1 - Digital planning using building information modelling and virtual reality: new approach for students’ remote practical training under lockdown conditions in the course of smart building engineering T2 - Proceedings of International Conference on Education in Mathematics, Science and Technology 2021 N2 - The worldwide Corona pandemic has severely restricted student projects in the higher semesters of engineering courses. In order not to delay the graduation, a new concept had to be developed for projects under lockdown conditions. Therefore, unused rooms at the university should be digitally recorded in order to develop a new usage concept as laboratory rooms. An inventory of the actual state of the rooms was done first by taking photos and listing up all flaws and peculiarities. After that, a digital site measuring was done with a 360° laser scanner and these recorded scans were linked to a coherent point cloud and transferred to a software for planning technical building services and supporting Building Information Modelling (BIM). In order to better illustrate the difference between the actual and target state, two virtual reality models were created for realistic demonstration. During the project, the students had to go through the entire digital planning phases. Technical specifications had to be complied with, as well as documentation, time planning and cost estimate. This project turned out to be an excellent alternative to on-site practical training under lockdown conditions and increased the students’ motivation to deal with complex technical questions. KW - smart building engineering KW - building information modelling KW - virtual reality KW - lockdown conditions KW - emote practical training Y1 - 2021 SN - 978-1-952092-17-6 N1 - International Conference on Education in Mathematics, Science and Technology 2021, April 1-4, 2021 in Antalya, Turkey SP - 118 EP - 123 PB - ISTES Organization CY - San Antonio, TX ER - TY - CHAP A1 - Duran Paredes, Ludwin A1 - Mottaghy, Darius A1 - Herrmann, Ulf A1 - Groß, Rolf Fritz T1 - Online ground temperature and soil moisture monitoring of a shallow geothermal system with non-conventional components T2 - EGU General Assembly 2020 N2 - We present first results from a newly developed monitoring station for a closed loop geothermal heat pump test installation at our campus, consisting of helix coils and plate heat exchangers, as well as an ice-store system. There are more than 40 temperature sensors and several soil moisture content sensors distributed around the system, allowing a detailed monitoring under different operating conditions.In the view of the modern development of renewable energies along with the newly concepts known as Internet of Things and Industry 4.0 (high-tech strategy from the German government), we created a user-friendly web application, which will connect the things (sensors) with the open network (www). Besides other advantages, this allows a continuous remote monitoring of the data from the numerous sensors at an arbitrary sampling rate.Based on the recorded data, we will also present first results from numerical simulations, taking into account all relevant heat transport processes.The aim is to improve the understanding of these processes and their influence on the thermal behavior of shallow geothermal systems in the unsaturated zone. This will in turn facilitate the prediction of the performance of these systems and therefore yield an improvement in their dimensioning when designing a specific shallow geothermal installation. Y1 - 2020 N1 - EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020 ER - TY - RPRT A1 - Ayar, A. A1 - Fielenbach, C. A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Holfeld, T. A1 - Lockemann, S. A1 - Severin, C. A1 - Thulfaut, Christian A1 - Hillemacher, B. T1 - Druckkohlenstaubverbrennung von rheinischer Braunkohle : Abschlussbericht T1 - Pressure combustion of rhenish brown coal : final report N2 - Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts 3 wurde experimentell und theoretisch die NO{sub x}-Bildung und -Reduktion bei der Druckkohlenstaubverbrennung untersucht. Der zuvor beschriebene Einfluss der Kohlemahlung auf die Flamme konnte auch anhand der NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Aachen bestaetigt werden. Waehrend mit Braunkohle im Staubfeuerungsbetrieb noch keine eindeutige Druckabhaengigkeit nachgewiesen werden konnte, haben vom Lehrstuhl durchgefuehrte NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Dorsten im Schmelzkammerfeuerungsbetrieb mit der Steinkohle Spitzbergen zwischen 9 und 13 bar ein Absinken der Stickoxidkonzentrationen mit steigendem Druck ergeben. Fuer die rheinische Braunkohle soll dieser Druckeinfluss in den naechsten Versuchsfahrten ausfuehrlicher untersucht werden. Es wurde anhand von numerischen Simulationen zu einer Braunkohleflamme der 6. Versuchsfahrt ein Vergleich zwischen der NO{sub x}-Modellierung im Standard-FLUENT-Code und in dem mit User Defined Subroutines der international flame research foundation (IFRF), Ijmuiden, erweiterten FLUENT-Code vorgenommen. Es zeigte sich, dass bei der Modellierung der Stickoxidbildung die unterschiedlich vorhergesagten Flammentemperaturen eine entscheidende Rolle spielen. Eine genauere Analyse der NO{sub x}-Modelle im Vergleich zu Messergebnissen ist bei einer Schmelzkammerfeuerung mit einer stabilen Flamme vorzunehmen. Es wurden zusaetzlich Messungen zur Untersuchung der Kinetik homogener Gasphasenreaktionen in Rauchgasen an einem Stahlreaktor durchgefuehrt. Dabei wurde sowohl der thermisch bedingte als auch der durch zudosierte Additive katalysierte Abbau nitroser Komponenten betrachtet. Vergleichend wurden mit einem am Lehrstuhl entwickelten Programm die Kinetik beschrieben. Hierbei wird mit einer Sensitivitaetsanalyse eine Reduzierung der detaillierten Darstellung der Reaktionskinetik erreicht, die es erlaubt, mit einem CFD-Code wie FLUENT zwei- und dreidimensionale Rechnungen zum Abbau verschiedener Rauchgaskomponenten durchzufuehren. Die Uebereinstimmung zwischen ein- und zweidimensionalen Rechnungen und den Messungen ist gut. N2 - NOx formation and reduction in the coal combustion process was investigated both experimentally and theoretically. The influence of coal grain size described in earlier publications was proved by the measurements at the DKSF test facility at Aachen. While no pressure dependence was established so far for lignite, measurements on Spitzbergen coal at 9 - 13 bar showed a decrease in NOx concentrations with increasing pressure. This effect will be investigated for Rhenish brown coal in further experiments. Modelling by the standard FLUENT code and by the user defined subroutines of the FLUENT code developed by the International Flame Research Foundation (IFRF), Ijmuiden, showed that the different predictions of flame temperatures have a decisive role in the modelling of NOx formation. A more accurate analysis of the NOx models as compared to ther measurements will be carried out in a melting chamber furnace with a stable flame. Additionally, measurements were carried out for investigating the kinetics of homogeneous gaseous phase reactions in flue gases, i.e. the thermal and additive-catalysed degradation of nitrous components was investigated. The kinetics of the process was also described by a code developed at Aachen University. On the base of a sensitivity analysis, a reduction of the detailed modelling of the reaction kinetics is achieved which permits 2D and 3D calculations on the decomposition of different flue gas components using a CFD code like FLUENT. The 1D and 2D calculations and the measurements were found to be in good agreement. Y1 - 2003 N1 - Druckkohlenstaubverbrennung von rheinischer Braunkohle Förderkennzeichen: 0327072 Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben ausführende Stelle: Lehrstuhl fur Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Professor Dr.-Ing. U. Renz ER - TY - JOUR A1 - Thulfaut, Christian A1 - Groß, Rolf Fritz T1 - Experimentelle Untersuchung der Luftstromvermischung in Hybridzellenkühltürmen JF - HLH. Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik N2 - Zwangsbelüftete Nasskühltürme haben im Gegensatz zur Trockenkühlung bei naßkaltem Wetter Nebelschwaden zur Folge. Dagegen ist bei Naßkühlung die spezifische Kühlleistung durch abgeführte Kondensationswärme höher als bei der Trockenkühlung. Hybridzellenkühltürme kombinieren beide Methoden, so daß ein Mischstrom beider Abluftströme die Wasserdampf-Sättigungsgrenze nicht überschreitet. Durch das Mischungsverhältnis kann man den gewünschten Sättigungsgrad einstellen. Je dichter dieser an der Sättigungsgrenze liegt, desto höher ist die Kühlleistung. Der von unten zugeführte Luftstrom der Naßkühlung und der seitlich zugeführte trockene Abluftstrom müssen sehr gut durchmischt werden, um über den gesamten Austrittsquerschnitt des Kühlturms die Sättigungsgrenze nicht zu überschreiten. In einem maßstabsgerechten Modell wurde der Mischungsgrad mit und ohne Einbauten untersucht. Über ein Raster von 10 mal 10 Punkten wurde die örtliche Temperaturverteilung ermittelt. Wärmebilanzen ergeben dann die Mischungsgüte in einer Ebene oberhalb der Zellenkrone. Während ohne Mischeinbauten der Trockenluftanteil in der Mitte des Querschnitts bei unter 15 % liegt erhöhen Einbauten den Trockenluftanteil auf 30 % bis über 40 %. Dabei wurde die Trockenluft auf jeder Kühlturmseite durch 4 konisch zulaufende, unten offene und oben geschlitzte Einbauten kanalisiert. Die Nassluft wurde durch eine im Querschnitt dreieckige Rinne in Richtung der Trockenluftauslässe umgelenkt. Im Raster leicht zu lokalisierende Abweichungen vom gewünschten Mittelwert zeigen Potential für die weitere Verbesserung der Einbauten. KW - Trockenkühlturm KW - Nasskühlturm KW - kombiniertes Verfahren KW - Mischen KW - Abluft Y1 - 2000 SN - 1436-5103 VL - 51 IS - 8 SP - 48 EP - 49 PB - Springer CY - Düsseldorf ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Hecken, M. A1 - Renz, Ulrich ED - Dittler, A. ED - Hemmer, G. ED - Kasper, G. T1 - Hot gas filtration with ceramic filter candles: experimental and numerical investigations on fluid flow during element cleaning T2 - High temperature gas cleaning. Vol. 2 N2 - Ceramic hot gas filters are widely used in combined cycles based on pressurised fluidised beds. They fulfil most of the demands with respect to cleaning efficiency and long time durability, but their operation regarding the consumption of pulse gas and energy still has to be optimised. Experimental investigations were carried out to measure the flow field, the pressure and the gas temperature inside the filter candle during pulse jet cleaning. These results are compared with the results of a numerical procedure based on a solution of the two - dimensional conservation equations for momentum and energy. The observed difficulties handling different flow regimes like highly turbulent flow as well as Darcy flow simultaneously are discussed. KW - 20 fossil-fueled power plants KW - hot gas cleanup KW - ceramics KW - filtration KW - gas flow Y1 - 1999 SN - 3-9805220-1-6 N1 - 4th International Symposium and Exhibition on Gas Cleaning at High Temperatures, 22.-24.09.1999, Karlsruhe SP - 862 EP - 873 PB - KIT Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik CY - Karlsruhe ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz T1 - Möglichkeiten und Grenzen für Forschung an Fachhochschulen T2 - Smart Building Convention und BIMconvention in Aachen im September Y1 - 2018 N1 - 10. und 11. September 2018, Aachen ER - TY - RPRT A1 - Höfler, Matthias A1 - Groß, Rolf Fritz T1 - Optimierung der Oxidationskinetik von Sulfit zu Sulfat durch effiziente feinblasige Belüftung bei Anlagen zur Rauchgasentschwefelung fossil befeuerter Kraftwerke und Industrieanlagen mittels Seewasser ("Optiox") N2 - Das Forschungsvorhaben Optiox beschäftigt sich mit der Optimierung eines Belüftungsbeckens zur Rauchgasentschwefelung fossil befeuerter Kraftwerke mittels Seewasser. Unter Neutralisierung der entstehenden Hydroniumionen (H3O+) durch die natürliche Alkalität des Seewassers dissoziiert Schwefeldioxid aus dem Rauchgase im vorgeschalteten Absorber beim Phasenübergang von der Gas- in die Flüssigphase zu Sulfiten. Im Belüftungsbecken werden diese Sulfite mittels eingeblasener Luft zu Sulfaten oxidiert, was zu einer geringen Erhöhung der Sulfatfracht vor Einleitung ins Meer führt, die unterhalb der natürlichen Schwankungen liegt. Daneben dient das Belüftungsbecken der Konditionierung des Seewassers hinsichtlich pH-Wert und Sauerstoffgehalt und ist mit hoch effizienten Belüftern ausgestattet, deren Spezifikation den jeweiligen Randbedingungen, wie Abscheideleistung des Absorbers, Beckengeometrie sowie lokalen Gegebenheiten angepasst wird. Y1 - 2016 N1 - Projektlaufzeit: 10/2012 – 09/2015 Gefördert durch: BMBF – Förderkennlinie Ingenieurnachwuchs Kooperationspartner: Doosan Lentjes GmbH, Ratingen, FH Aachen, Fachbereich Energietechnik, Prof. Dr.-Ing. Rolf Groß ER - TY - JOUR A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Berger, J. T1 - Quo Vadis - Ausblick in die Gebäudeleittechnik der Zukunft T1 - Whitherfacility management? An outlook to the future JF - HLH. Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik N2 - Auf dem Weg zum vernetzten Haus stoßen Hersteller und Planer, insbesondere im privaten Wohnungsbau, zur Zeit noch auf erhebliche Widerstände bei der Durchdringung des Marktes. N2 - Producers and planners of facility management systems are still faced with building owners' reluctance, especially when it comes to private homes. Y1 - 2005 SN - 1436-5103 VL - 56 IS - 1 SP - 39 EP - 41 PB - Springer CY - Düsseldorf ER - TY - JOUR A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Berger, J. A1 - Groß, H. T1 - Gebäudeautomation - Betriebsdatenerfassung und Gebäudeleittechnik im Klartext T1 - Operating data- and facility management in clear JF - HLH. Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik KW - Heizung KW - Lüftung KW - Klimatechnik KW - Lüftungstechnik KW - Haustechnik Y1 - 2003 SN - 1436-5103 VL - 54 IS - 2 SP - 81 PB - Springer CY - Düsseldorf ER -