Umsetzung und Bewertung der thermochemischen Energiespeicherung für die solare Gebäudebeheizung:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2015
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Energietechnik
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| Beschreibung: | XXI, 166 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. 210 mm x 148 mm |
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INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS XI
TABELLENVERZEICHNIS XIII
NOMENKLATUR XVII
1. EINLEITUNG 1
2. EINTEILUNG UND BESCHREIBUNG VON SYSTEM VARIANTEN 5
2 1 PROZESSFUEHRUNG WASSER . . G
2.2. PROZESSFUEHRUNG MATERIAL . 7
2.3 AUSGEWAEHLTE TCES LABOR- UND PILOTANLAGEN . . 9
2 3.1. GESCHLOSSENE ADSORPTION IM VAKUUM . . . . 9
2 3.2 OFFENE ADSORPTION MIT UND OHNE SPEICHERMATERIALTRANSPORT . . 10
2 3.3 GESCHLOSSENE ABSORPTIONSSYSTEME IM VAKUUM 11
2.3.4. OFFENE ABSORPTIONSSYSTEME . 12
2.4. ENERGETISCHE BILANZIERUNG DER PROZESSFUHRUNGEN . . . . 12
2.4.1. ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN ZUR OFFENEN ODER GESCHLOSSENEN PRO
ZESSFUEHRUNG WASSER . 12
2 4 2 ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN ZUR PROZESSFUHRUNG MATERIAL . . .15
2 5. BESCHREIBUNG DES BETRACHTETEN ANLAGENKONZEPTS . . . .15
2.6. FAZIT DER SYSTEMVARIANTEN 17
3. METHODIK DER SPEICHERMATERIALUNTERSUCHUNG 19
3.1. KONSTRUKTION EINES VERSUCHSSTANDS ZUR UEBERPRUEFUNG DER MATERIALEI
GENSCHAFTEN . . 19
3 11. AUFBAU DES VERSUCHSSTANDES . . . 20
3.1.2. VERWENDETE MESSTECHNIK 21
3.1 3. VERSUCHSDURCHFUEHRUNG . . . . 22
3.2. DEFINITION UND BERECHNUNG DER SPEICHERDICHTE 23
3 3 MASSENSPEZIFISCHE REAKTIONSENTHALPIE UND ADIABATE TEMPERATURERHOE
HUNG . . 24
3 4 FAZIT ZUR METHODIK . . . 24
4. UNTERSUCHUNG VON HYDRATATION UND SORPTION 25
4.1 HYDRATATION . 25
4.1.1 REAKTIONSENTHALPIE . 26
4.1.2. THERMODYNAMISCHES GLEICHGEWICHT . . 26
4.1.3. HYDRATATIONSGRAD 27
4.2. ADSORPTION . . . 27
4.2.1 BESCHREIBUNG DES ADSORPTIONSGIEICHGEWICHTS 28
4.2.2. LANGMUIRISOTHERMEN . 28
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INHALTSVERZEICHNIS
4.2 3 DUBININ-ASTAKHOV-ANSATZ . . 29
4.3. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN SALZHYDRATEN . 29
4.3 1 LABORUNTERSUCHUNGEN AN MAGNESIUMSULFAT 30
4 3.2. LABORUNTERSUCHUNGEN AN CALCIUMCHLORID . 33
4.4. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN ZEOLITHEN . 35
4.4 1 LABORUNTERSUCHUNGEN AN ZEOHTH 4A . . . 35
4 4 2. LABORUNTERSUCHUNGEN AN ZEOHTH 13X UND ZEOHTH 13XBF . 37
4 5 FAZIT ZU DEN HYDRATATIONS- UND SORPTIONSREAKTIONEN . . 38
5. UNTERSUCHUNG AN KOMPOSITEN 39
5.1. KOMPOSITMATERIAL MIT PASSIVEM TRAEGER . . . 39
5.2. KOMPOSITMATERIAL MIT AKTIVEM TRAEGER . .41
5.2.1. REM-ANALVSE . . . . . . 42
5 2 2 HYDROTHERMALE STABIIITAT . . .44
5 3. FAZIT DER KOMPOSITMATERIALUNTERSUCHUNGEN . 46
6. NUMERISCHE MODELLIERUNG DES REAKTORS ZUR SIMULATION EINER TCES AN
LAGE 47
6.1. BESCHREIBUNG DES REAKTORMODELLS . 47
6 1.1. ZUGRUNDE LIEGENDE ANNAHMEN . . . . . 47
6.1.2. MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DES REAKTORMODELLS . . 49
6 2 AUFBAU EINER DEMONSTRATIONSANLAGE ZUR VALIDIERUNG DES REAKTORMO
DELLS . . . . . . . .50
6 2 1 REAKTORDESIGN . . . . . 51
6 2.2. MATENALTRANSPORTSYSTEM . . . . 52
6.2 3 PERIPHERIE . . . .53
6 2 4. VERWENDETE MESSTECHNIK . . . . 53
6 2 5 TEMPERATURMESSSTELLEN . . . 54
6 3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN . 56
6 3 1 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG . . 56
6.3.2. VERSUCHSAUSWERTUNG . . . . 57
6.3.3. KONTINUIERLICHE DESORPTION . . . 57
6.3.4. KONTINUIERLICHE ADSORPTION 60
6.4. VALIDIERUNG DES NUMERISCHEN REAKTORMODELLS . . 62
6.5. FAZIT ZUM REAKTORMODELL . . . . . . . . .65
7. JAHRESSIMULATIONEN ZUR BESTIMMUNG DER THERMISCHEN LEISTUNGSFAEHIGKEIT
67
7.1 BESCHREIBUNG VON KLIMA. GEBAEUDE UND WARMWASSERBEDARF . . . .67
7.2. DEFINITION WICHTIGER KENNZAHLEN ZUR BEWERTUNG SOLARTHERMISCHER AN
LAGEN . . . . 69
7.3. DAS REFERENZSYSTEM . . . .70
7.3.1 RANDBEDINGUNGEN ZUR SIMULATION . .71
7.3.2 SIMULATIONSERGEBNISSE DER REFERENZSYSTEME . . . .72
7.4
DAS
TCES-SYSTEM
. . . . 75
7 4 1 RANDBEDINGUNGEN ZUR SIMULATION . . . 75
7.4.2. SIMULATIONSERGEBNISSE BEI KONSTANTEN MATERIALSPEICHERVOLUMEN
(TCES 1) 78
7.4 3. SENSITIVITAETSANALYSE . . . . . .82
INHALTSVERZEICHNIS IX
7 4 4 SIMULATIONSERGEBNISSE BEI KONSTANTER KOLLEKTORFELDGROESSE (TCES 2)
85
7.4.5. SIMULATIONSERGEBNISSE BEI VERGLEICHBARER ANLAGENDIMENSIONIE-
RUIIG (TCES 3) 86
7.5 VERGLEICH ZWISCHEN REFERENZ- UND TCES-SYSTEM . . 88
7.6. FAZIT DER JAHRESSIMULATIONEN . . 89
8. OEKOBILANZIERUNG 91
8.1. ZIELSETZUNG UND RANDBEDINGUNGEN 91
8.2. LEBENSZYKLUS INVENTAR (LCI) . 92
8.3 RECYCLING PROZESSE UND GUTSCHRIFTEN . 93
8.4. LEBENSZYKLUS ANALYSE (LCA) . . 94
8 4.1 FIXE UND VARIABLE BEITRAGE ZUR LCA . . 95
8.4.2. VERGLEICH DER HEIZUNGSSYSTEME . . 97
8.5 FAZIT DER OEKOBILANZIERUNG . 101
9. WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG 103
9.1. GELDMARKT- UND ENERGIEPREISENTWICKLUNG . . 103
9 11. GELDMARKTENTWICKLUNG 103
9.1.2. ENERGIEPREISENTWICKLUNG . 104
9 2. INVESTITION UND BETRIEBSKOSTEN . . . 105
9 2 1 BESTIMMUNG DER INVESTITION DER ANLAGEN 105
9 2.2 BESTIMMUNG DER BETRIEBSKOSTEN UND BARWERT 107
9.3. KAPITALWERT UND AMORTISATIONSZEIT . . 108
9.4. VOLLKOSTENRECHNUNG . . . 111
9.5. FAZIT DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG 112
10. ZUSAMMENFASSUNG 115
11.SCHLUSSFOLGERUNG UND AUSBLICK 119
LITERATURVERZEICHNIS 121
A. ANHANG ZU DEN MATERIALUNTERSUCHUNGEN
(KAPITEL 3 BIS 5) 127
A 1 FEUCHTE LUFT . 127
A.2. KALIBRIERUNG DER THERMOELEMENTE . . 128
A 3 FEHLERABSCHAETZUNG . . . 128
A.4. HERSTELLUNG DER KOMPOSITMATERIALIEN . . 129
A.4 1. HERSTELLUNG DES KOMPOSITS MIT PASSIVEM TRAEGERMATERIAL . . . 129
A.4.2. HERSTELLUNG DES KOMPOSITS MIT AKTIVEM TRAEGERMATERIAL . 129
A.5. BILDER DER UNTERSUCHTEN SPEICHERMATERIALIEN . 131
B. ANHANG ZUM REAKTORMODELL (KAPITEL 6) 135
B 1 IDEALER GEGENSTROMREAKTOR - TYPE 349 135
B.2. MATERIALTRANSPORT IM LABORDEMONSTRATOR . . . 137
C. ANHANG ZU DEN JAHRESSIMULATIONEN (KAPITEL 7) 139
C.L. YVETTERDATEN STANDORT WURZBURG . . . 139
C 2. KOLLEKTORKENNWERTE . 139
X INHALTSVERZEICHNIS
C.3. SPEICHERKENNDATEN . . . . . 140
C 4 ISOTHERMEN-DATENTABELLE . 141
C.5 JAHRESSIMULATIONEN IM SFH 30 GEBAEUDE . . 143
D. ANHANG ZUR LEBENSZYKLUSANALYSE (KAPITEL 8) 145
D.I. LCI DER EINZELNEN KOMPONENTEN DES HEIZUNGSSYSTEMS . 145
D.2. LCI DER GENUTZTEN RECYCLMGPROZESSE . . 151
D.3 LCA DER ANLAGENKOMPONENTEN . . . . 155
D 4 WAERME- UND STROMBEDARF DER BETRACHTETEN GEBAEUDE 158
E. ANHANG ZUR WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG (KAPITEL 9) 161
E.L. INVESTITIONEN DER KOMBIANLAGEN UND GASBRENNWERTGERATE . 161
E.2. BETRIEBSKOSTEN VON GASBRENNWERTGERAT UND KOMBIANLAGE 163
E.3. KAPITALWERT UND AMORTISATIONSZEIT DER KOMBIANLAGCN . . 164
E.4 DURCHSCHNITTLICHER WARMEPREIS ALLER HEIZUNGSANLAGEN . 165 |
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