Zeitschrift EE

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Gerald Schweiger „Vernetzung bereichert die tägliche Arbeit und erhöht die Qualität der Forschung“

Mein Name ist Gerald Schweiger und ich arbeite seit Oktober 2014 als Dissertant bei AEE INTEC. Die HTL für Elektrotechnik besuchte ich hauptsächlich aus geographischem Pragmatismus und nicht aus Interesse für die Sache; für die Technik um der Technik willen fehlt(e) es mir schon immer an Begeisterung, um über die Beziehung zwischen Zweck und Mittel sowie die Rolle, die der Technik in dieser Relation zukommen sollte zu diskutieren, fehlten mir Wissen und Methoden. Nach dem Studium der Philosophie sowie einem interdisziplinären sozial- und wirtschaftswissenschaftlichem Studium, kam ich über Umwege zurück zur Technik.

Porträt. Foto: Privat

Derzeit arbeite ich bei AEE  INTEC in der Gruppe Netzgebundene Energiesysteme und Systemanalysen im Bereich Simulation und Optimierung von Energiesystemen auf Stadtquartiersebene. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass der Anstieg des Anteils erneuerbarer Energien eine Transformation des gesamten Energiesystems erfordert. Diese Transformation hin zu flexibleren Gesamtsystemen kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Der Fokus meiner Arbeit liegt auf der Entwicklung von computergestützten Tools, die einen Vergleich unterschiedlicher energietechnischer Konzepte auf Quartiersebene ermöglichen sowie eine Spielwiese bieten, um innovative Ideen auf deren Sinnhaftigkeit zu überprüfen. Tools sollten die einzelnen Teile des Energiesystems detailliert abbilden sowie domänenübergreifende (Strom – Wärme –Gas) Betrachtungen ermöglichen. Dadurch können bestehende Systeme optimal betrieben sowie zukünftige Systeme optimal entworfen werden. Der wissenschaftliche Beitrag besteht in der Weiterentwicklung von mathematischen Methoden im Bereich dynamischer Simulation und Optimierung von domainübergreifenden Systemen. Im Rahmen meiner Dissertation hatte ich die Möglichkeit, sechs Monate in Lund/Schweden an der technischen Universität sowie bei einer Softwareentwicklungsfirma zu arbeiten. Des Weiteren kooperiert unsere Gruppe im Zuge von Projekten der internationalen Energieagentur weltweit mit Forschungseinrichtungen und Firmen, die an ähnlichen Themen arbeiten. Diese Vernetzung  ist eine große Bereicherung in der täglichen Arbeit und erhöht die Qualität der Forschung.

Privat ist Gerald Schweiger gern mit dem Mountainbike unterwegs. Foto: Privat

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Flexibilisierung und Dekarbonisierung urbaner Fernwärmesysteme

Die netzgebundene Wärmeversorgung birgt erhebliche CO2- und auch Kostenreduktionspotentiale bei der Deckung des Wärmebedarfs, insbesondere im urbanen Umfeld. Eine netzgebundene Wärmeversorgungsinfrastruktur ermöglicht die hydraulische Einbindung unterschiedlichster (auch hybrider) Wärmeumwandlungstechnologien, industrieller und kommunaler Abwärme und thermischer Speicher. Hierdurch kann der Einsatz fossiler Brennstoffe minimiert bzw. substituiert werden, lokale Wertschöpfung gesteigert und die Flexibilität des Energiesystems erhöht werden.

Grafik

Die Betreiber städtischer Fernwärmeversorgungssysteme, vor allem Betreiber erdgasbefeuerter KWK-Anlagen, sind gegenwärtig mit dem Problem konfrontiert, dass eine wirtschaftliche Fernwärmebereitstellung aufgrund externer Rahmenbedingungen zunehmend erschwert wird. Die Strompreisentwicklung sowie schwankende Preise für Gas und andere fossile Energieträger stellen hier einen erheblichen Unsicherheitsfaktor dar. Daher sind Lösungsansätze für neuartige Fernwärmekonzepte, die möglichst unabhängig von Energieträgerimporten betrieben werden können und die bestenfalls zusätzlich Systemflexibilität bereitstellen, essentiell wichtig.

Im gegenständlichen Projektvorhaben werden innovative technische Konzepte für eine Erweiterung urbaner Fernwärmeversorgungssysteme entwickelt und simulationstechnisch analysiert. Zielsetzung ist, durch intelligente hydraulische Integration u.a. der Komponenten Langzeitwärmespeicher, (Groß-)Wärmepumpe und solarthermische Großanlage eine flexible Fernwärmebereitstellung zu ermöglichen und die Anteile erneuerbarer Energieträger als auch die Deckungsanteile aus Abwärmenutzung signifikant zu steigern. Konkret wird für drei charakteristische Fernwärmeversorgungsgebiete unterschiedlicher Größe (Wien, Klagenfurt, Mürzzuschlag) und mit unterschiedlichem Erzeugungsportfolio in der Grund-, Mittel- und Spitzenlastversorgung ermittelt, welche Anlagenkonfiguration und Einsatzreihenfolge einen techno-ökonomisch optimalen Erzeugungsmix zur Folge hat.

Die für diese ganzheitlichen Analysen der drei Fernwärmeversorgungsgebiete erforderlichen Methoden und Simulationswerkzeuge auf Komponenten- und Systemebene werden entwickelt (z.B. in Dymola, TRNSYS) und validiert. Basierend auf den vorhandenen Systemen werden unterschiedliche technische Konfigurationen (z.B. Solarthermie + Wärmepumpe + Langzeitspeicher) und Einsatzreihenfolgen simuliert und bewertet. Die Ergebnisse und Erkenntnisse der Untersuchungen werden auch hinsichtlich der Übertragbarkeit auf andere urbane Fernwärmeversorgungsgebiete bewertet.

Auftraggeber

Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

Projektpartner

S.O.L.I.D. Gesellschaft für Solarinstallation und Design mbH
Technische Universität Graz - Institut für Wärmetechnik
Wien Energie GmbH
STW Stadtwerke Klagenfurt AG
Stadtwerke Mürzzuschlag Gesellschaft m.b.H.

Ansprechperson

DI Dr. Ingo Leusbrock, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

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Forschungskapazität von AEE INTEC wurde deutlich erweitert

Auf der 21. UN-Klimakonferenz, kurz COP21, in Paris wurde im Dezember 2015 ein ambitioniertes globales Klimaabkommen mit dem Ziel der Begrenzung der globalen Erwärmung um weniger als 2 °C beschlossen. Die Konsequenz aus diesem Abkommen ist die nahezu vollständige Dekarbonisierung unseres  Energieversorgungssystems. Vor dem Hintergrund dieses richtungsweisenden Abkommens ist der Umbau unseres Energiesystems auf ein auf erneuerbaren Quellen basierendes System seit einigen Jahren voll im Gange. Dies stellt auch Institute wie AEE INTEC vor die Fragen: Welche Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsfragen müssen beantwortet werden, um die Neuausrichtung des Energiesystems zu beschleunigen und in welchen Bereichen kann AEE INTEC mit der in nahezu 30 Jahren aufgebauten Expertise einen Beitrag leisten?

Neustrukturierung und Aufbau neuer Arbeitsschwerpunkte

Um die oben genannten Fragen zu klären, wurde in einem umfangreichen Prozess eine Neupositionierung
des Instituts eingeleitet, die Ende des Jahres 2016 weitgehend abgeschlossen wurde. Bei dieser Neuausrichtung war klar, dass der Bereich der Solarthermie als historisch zentrales Stärkefeld von AEE INTEC weiter entwickelt und dazu ergänzend weitere Arbeitsbereiche aufgebaut und erschlossen werden sollten.

Das Ergebnis dieses Prozesses sind die folgenden drei thematischen Schwerpunkte:

  • Thermische Energietechnologien und hybride Systeme
  • Bauen und Sanieren
  • Industrielle Prozesse und Energiesysteme

In diesen Bereichen spannt sich der Bogen von der Komponenten- und Systementwicklung bis hin zur wissenschaftlichen Begleitung von Demonstrationsanlagen inklusive deren Langzeit-Monitoring. Dabei steht der anwendungsorientierte Charakter der F&E-Arbeiten weiterhin im Vordergrund. Ebenfalls gemeinsam ist allen drei Bereichen, dass die Projekte jeweils in sehr enger Kooperation mit Unternehmen sowie mit nationalen und internationalen Forschungspartnern durchgeführt werden.

Mit der inhaltlichen Neuausrichtung gingen in den vergangenen zwei Jahren auch ein deutlicher Zuwachs an Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen, eine weitere Internationalisierung der Projekte sowie der Ausbau der Labor- und Simulationskapazitäten einher. AEE INTEC beschäftigt derzeit in Gleisdorf rund 65 Personen aus 9 verschiedenen Nationen. Mit Stellen für Dissertanten und Diplomanden, Praktikanten und studentischen Hilfskräften, leistet das Institut auch einen Beitrag zur Ausbildung von hochqualifizierten Fachkräften.

Weiterführende Informationen

www.aee-intec.at

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Entwicklung eines Grazer Stadtquartieres zu einem Reuse & Upcycling Zentrum

Ziel des Projektes Smart Up ist es, in dem im Stadtentwicklungskonzept 4.0 definierten „Smart City“-Zielgebiet GRAZ SÜD ein energie- und ressourcenschonendes Stadtquartier zu entwickeln. Im Bereich um die derzeit bestehende Halle der BAN Sozialökonomische BetriebsgmbH soll in Zusammenarbeit mit den umgebenden Gewerbebetrieben ein Reuse & Upcycling  Zentrum entwickelt werden.

Bild

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes ist es optimale Voraussetzungen zu schaffen, damit sich dieser Stadtteil zu einem energie- und ressourcenschonenden Stadtquartier als Innovationszentrum entwickelt. Durch eine intelligente Vernetzung der bestehenden Objekte mit unterschiedlicher Nutzung soll ein Ressourcen- und Energieverbund etabliert werden. Der Ausbau des bestehenden Reparatur- und Reusebetriebes zu einer vertikalen, gläsernen Upcycling-Fabrik, die Ansiedelung von Büros, Reparaturbetrieben, eines (Reparatur-) Cafés, Upcycling-Shops und einer Kinderbetreuungsstätte sollen das Quartier auf sozialer, ökologischer und energetischer  Ebene aufwerten, zusätzliche Unternehmen im Bereich Ressourceneffizienz anlocken und zu einem neuen Stadtteilzentrum, in dem Ressourcen- und Energieeffizienz gelebt - und zur Schau gestellt wird –, machen.

Auf Basis von Stakeholderanalysen, der Erstellung von Akteurslandkarten, schriftlicher und mündlicher Erhebungen und vielfältiger Beteiligungsformate soll eine gemeinsame Vision aller Beteiligten für das Quartier erstellt werden. Die Evaluierung des Daten-Ist-Standes hinsichtlich des Energie- und Ressourcenverbrauchs bildet die Grundlage für die Erstellung eines umfassenden Energie- und Ressourcenkonzeptes.

Erwartete Ergebnisse

Mit dem Projekt Smart UP soll gezeigt werden, dass eine derzeit wenig attraktive Industriebrache durch einen innovativen Nutzungsmix aus Gewerbe, Büros und sozialer Infrastruktur (Kindergarten) zu einem energie- und ressourceneffizienten Quartierszentrum umgewandelt werden kann. Die gewonnenen Erkenntnisse aus der Sondierung bilden die Basis für eine später geplante Umsetzung und sollen allgemein gültige Erkenntnisse für die Transformation von innerstädtischen Industrie- und Gewerbebetrieben in Richtung energie- und ressourcenschonende „Innovation Districts“ bringen.

Auftraggeber

Klima- und Energiefonds

Projektpartner

AEE  INTEC
BAN Sozialökonomische BetriebsgmbH
Saubermacher Dienstleistungs AG
StadtLABOR Graz

Ansprechperson

Dipl.-Ing. Heimo Staller, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

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Tiroler Solartechnologie auf dem Vormarsch in den arabischen Märkten

Robin M. Welling

Auch in den arabischen Ländern schätzt man Expertise und Innovation, wenn es um den Ausbau der Solarnutzung geht. Das Potenzial der Sonne wurde erkannt und mit der österreichischen Firma TiSUN® GmbH ein Hersteller und Exporteur mit langjähriger Erfahrung gefunden. Aufgrund der intensiven Sonneneinstrahlung im arabischen Raum amortisieren sich solarthermische Anlagen oft schon innerhalb von weniger als 5 Jahren und stellen somit die ideale Lösung zur nachhaltigen Energiegewinnung dar. Somit ist es nicht verwunderlich, dass immer mehr Großprojekte mit Tiroler-Knowhow umgesetzt werden, wie beispielsweise die neuen Solarthermie-Anlagen auf den Gebäuden des Universitäts Campus Kuwait City oder beim Neubau des Stadtteils Msheireb in Qatars Hauptstadt Doha. Außerdem werden 1040 Systeme auf der Insel Yas in Abu Dhabi realisiert.

Vor ungefähr fünf Jahren startete die Planung und Entwicklung von Solarthermie-Systemen für die größte Fakultät des neu entstehenden Universitätscampus in Kuwait City. 2016 war die Planung und Produktion abgeschlossen und die Anlage trat ihre Reise in den arabischen Raum an, um 2017 auf den zwei Gebäuden (Männer- und Frauencampus) installiert zu werden. Für die ca. 1173 m² große Kollektorfläche wird ein jährlicher Solarertrag von 670 MWh erwartet, wodurch 356 Tonnen CO2-Emissionen eingespart werden sollen. Diese Anlage soll den 7700 Studenten und Akademikern nicht nur 65.000 Liter Warmwasser am Tag zur Verfügung stellen, sondern auch Forschungs- und Unterrichtszwecken dienen, um die Solarnutzung im arabischen Raum weiter voranzutreiben.

Auf der Insel Yas in Abu Dhabi werden 1040 Solarwarmwassersets mit einer Gesamtkollektorfläche von 7800 m² installiert. Um den dortigen Umweltbedingungen gerecht zu werden, wurde ein eigener Sandfilter entwickelt. Außerdem wurden Elektroheizstäbe zur Nachheizung installiert. Der solare Wirkungsgrad jeder Einzelanlage beträgt rund 90%.

Ein weiteres Großprojekt, mit über 100 Gebäuden wird im Stadtteil Msheireb in Doha (Qatar) realisiert. Die Solarsysteme sind perfekt zur Erreichung der nachhaltigen Ziele für den weltweit ersten nachhaltig regenerierbaren Stadtteil ausgelegt. Die unterschiedlich dimensionierten Anlagen wurden anhand der Gebäudegrößen geplant, um höchste Effizienz zu erreichen. Die erste Projektphase mit einer Musteranlage von 64 m² wurde bereits erfolgreich umgesetzt. In der zweiten Phase wurden bisher 244 m² Großflächenkollektoren mit Zubehör (Speicher, Untergestell mit 20°, Plattenwärmetauscher, Antistagnationseinheiten, Ausdehnungsgefäße und eine Schnittstelle zum Gebäudemanagementsystem) geliefert. Obwohl das Projekt noch nicht komplett umgesetzt ist, blickt TiSUN® mit Zuversicht in eine nachhaltige Zukunft, mit guter Zusammenarbeit und weiteren Projekten im arabischen Raum.

Robin M. Welling ist Geschäftsführer der TiSun GmbH und Präsident der ESTIF (European Solar Thermal Industry Federation)

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