Modulbeschreibung

Transformation der industriellen Wärmeversorgung

Regenerative Energien und Energieeffizienz REE, Master (PO-2024)

Modulnummer / Modulcode	REE-WP08
Modulname	Transformation der industriellen Wärmeversorgung
Art des Moduls	Wahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele	Kenntnisse über industrielle Wärmeversorgungstechnologien sowie deren Kopplung im Gesamt-Wärmeversorgungssystem von Industrieunternehmen und deren Einbindung in industrielle Prozesse. Insbesondere sind die Studierenden vertraut mit den Planungsprozessen zur Transformation der Wärmeversorgungssysteme von fossilen zu regenerativen Energien. Dies beinhaltet fundierte Kenntnisse über • Den Wärmeverbrauch (Lastprofilanalyse, Standardlastprofilverfahren, demand side management), • Wärmeverteilung (Industrielle Wärmenetze, Wärmeübergabestationen) und thermische Speicher, sowie • Wärmeerzeugung (insbesondere die Einbindung von Groß-Wärmepumpen) Die Studierenden sind in der Lage, Wärmeversorgungssysteme in Industrieunternehmen und Industriegebieten in Hinblick auf Energieeffizienzmaßnahmen und mithilfe von Indikatoren zu analysieren und zu bewerten. Zudem sind Sie vertraut mit Maßnahmen und deren Bewertungen zur Absenkung des Temperaturniveaus, der Flexibilisierung von Prozessen und innovativen automatisierten Regelungsmethoden, auch in Hinblick auf die Verwendung von KI. Weitere Kompetenzen: - Erfahrung bei der Anwendung von Analyse- und Umsetzungsstrategien zur Transformation von Wärmeversorgungssystemen in Industrieunternehmen (Workshop) - Erfahrung mit der Bilanzierung von Indikatoren und der Modellierung von industriellen Wärmeversorgungssystemen (Workshop)
Lehrveranstaltungsarten	VLmP + Ü 1,5 SWS
Lehrinhalte	Methoden zur Optimierung industrieller Wärmeversorgungssysteme hinsichtlich technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien mit einem Fokus auf Niedertemperatur-Anwendungen (bis 150°C): • Lastprofilanalyse, Standardlastprofilverfahren • Industrielle Wärmenetze: Status und Maßnahmen zur Effizienzsteigerung • Heat-Exchanger Network Design, Pinch-Point-Analyse • Energieeinspar- und Substitutions-Potenziale in verschiedenen Prozessen, Branchen und Anwendungen (Raumheizung, Prozesswärme -Bereitstellung, Kühlen, Entfeuchten, chemische Prozesse, u.a.) • Abwärmenutzung: Technologien und Potenziale (direkte Nutzung, Einbindung von Wärmepumpen & ORC-Anlagen, Kühlung) • Kombinierte Nutzung von Solarthermie und Wärmepumpe in Industrieprozessen; Power-to-Heat • Modellierung von Energieversorgungssystemen für industrielle Anwendungen • Energiebilanzierung und Bewertung von industriellen Wärmeversorgungssystemen, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen anhand von Beispielanwendungen • Optimierungsverfahren durch Laststeuerung & Speicher • Solarthermische Prozesswärme und Verfahrenstechnik: Konzentrierende Solarthermie-Anlagen, Kollektortechnologien und Anwendungen
Titel der Lehrveranstaltungen	Industrielle Wärmeversorgung
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)	Vorlesung, Hörsaalübung
Verwendbarkeit des Moduls	M. Sc. Regenerative Energien und Energieeffizienz M. Sc. Maschinenbau M. Sc. Umweltingenieurwesen M. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen
Dauer des Moduls	Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes	Jedes Sommersemester
Sprache	Deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul	Mathematik 2, Thermodynamik und Wärmeübertragung oder Thermodynamik (zumindest parallel zu der VL im SS) Modul „Wärmepumpen und Solarthermie“ oder vergleichbare Vorkenntnisse
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul	Das Modul darf nicht belegt werden, wenn auch eines der Module „Solartechnik“ oder „Wärmepumpen und Solarthermie“ belegt werden oder wurden.
Studentischer Arbeitsaufwand	1,5 SWS VL & Ü (20 Std.) Selbststudium 40 Std.
Studienleistungen
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung	Module „Solartechnik“ oder „Wärmepumpen und Solarthermie“ oder vergleichbare Vorkenntnisse
Prüfungsleistungen	Klausur 30-40 Min.
Anzahl Credits (ECTS)	2 Credits cp
Lehreinheit	Maschinenbau
Modulverantwortliche/r	Prof. Ulrike Jordan
Lehrende	Prof. Klaus Vajen, Prof. Ulrike Jordan
Medienformen	Powerpoint-Präsentationen (auch als Skript), Tafel
Literatur	• Dehli, M., 2020. Energieeffizienz in Industrie, Dienstleistung und Gewerbe, in: Dehli, M. (Ed.), Energieeffizienz in Industrie, Dienstleistung Und Gewerbe. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-23204-7 • Blesl, M., Kessler, A., 2018. Energy efficiency in industry, 2nd ed. ed. Vieweg, Berlin, Heidelberg. • Fleiter, T., Rehfeldt, M., Hirzel, S., Neusel, L., Aydemir, A., Schwotzer, C., Kaiser, F., Gondorf, C., Hauch, J., Hof, J., Sankowski, L., Langhorst, M., Umweltbundesamt, 2023. CO2-neutrale Prozesswärmeerzeugung: Umbau des industriellen Anlagenparks im Rahmen der Energiewende: Ermittlung des aktuellen SdT und des weiteren Handlungsbedarfs zum Einsatz strombasierter Prozesswärmeanlagen, Texte. Dessau-Roßlau. • Müller, Egon; Engelmann, Jörg; Löffler, Thomas; Jörg, Strauch (2009): Energieeffiziente Fabriken planen und betreiben. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag. • Deutsche Energieagentur GmbH (Hg.) (2015): Erfolgreiche Abwärmenutzung im Unternehmen. Energieeffizienzpotenziale erkennen und erschließen. • Dückert, Elisabeth; Schäfer, Lorenz; Schneider, Ralph; Wahren, Sylvia (2015): Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz im verarbeitenden Gewerbe. Studie. Hg. v. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA. Berlin. • Fleiter, Tobias; Schlomann, Barbara; Eichhammer, Wolfgang (Hg.) (2013): Energieverbrauch und CO2-Emissionen industrieller Prozesstechnologien. Einsparpotenziale, Hemmnisse und Instrumente. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung. Stuttgart: Fraunhofer-Verlag. • Hesselbach, Jens (Hg.) (2012): Energie- und klimaeffiziente Produktion. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag. • Pehnt, Martin (2010): Industrielle Abwärme. In: Martin Pehnt (Hg.): Energieeffizienz. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, S. 291–307.