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Erneuerbare Energien

Die Unterzeichnung des Kyoto Protokolls 1997 gilt als Geburtsstunde der Energiewende, welche heute bereits als die größte zu bewältigende technische Herausforderung der Menschheit im voranschreitenden 3. Jahrtausend gilt. Während die Endlichkeit fossiler Energieträger immer augenscheinlicher wird, liegt es an spezialisierten und gut ausgebildeten Ingenieurinnen und Ingenieuren hier in den nächsten Jahrzehnten die Weichen in Richtung einer nachhaltigen Energieversorgung von Morgen zu stellen. Seit 2002 beschäftigt sich der Forschungscluster Erneuerbare Energien gemeinsam mit seinen Studierenden genau dieser Aufgabenstellung. Dabei steht die Entwicklung einer Biobased Economy im zentralen Fokus der Forschungstätigkeit. Schwerpunktfelder sind die Energiebereitstellung aus Biomasse, Steigerung von Energieeffizienz, optimierte Wärme- / Kältenetze, Umwandlung / Veredelung von Biomasse bis hin zu Wertstoffen für die Pharma- oder Chemische Industrie.

Valorisierung von Biomasse
Um komplex aufgebaute Biomasse für die energetische und stoffliche Nutzung möglichst effizient und in gleichbleibender Qualität zugänglich zu machen, werden sowohl die optimierte Lagerung zur Vermeidung von Substanzverlusten und Basistransformationen der überwiegend Kohlenhydrat und Lignin basierten Materialien beforscht als auch deren Trocknung, Pelletierung und Valorisierung in Richtung Biokohle.
Strom und Wärme aus Biomasse
Die Entwicklung von Systemen und Anlagen zur Bereitstellung von Strom und Wärme aus holzartiger Biomasse ist das Ziel dieses Forschungsbereiches. Dabei stehen nicht nur ein dezentraler, nachhaltiger Energieversorgungsgedanke im Vordergrund sondern auch die Maximierung der Effizienz und vor allem die Flexibilisierung des eingesetzten Rohstoffs.
Motorentechnik
Die möglichst effiziente Nutzung von erneuerbaren Energien in motorischen Prozessen steht im Mittelpunkt dieses Forschungsbereichs. Dabei werden Themen wie die sinnvolle Nutzung und dauerhafte Eignung von alternativen Kraftstoffen ebenso behandelt, wie auch die Optimierung und Weiterentwicklung von Motoren und ganzen Antriebsstrangkonzepten.
Energieverteilung und -speicherung
Während für den Wärme- und Kälteendverbraucher die Erschließung alternativer Energiequellen oft vergleichsweise schwierig ist, können zentrale Anlagen mit maximaler Effizienz und minimaler Schadstoff- bzw. CO2- Emission betrieben werden. Forschungsgegenstand ist daher die Untersuchung und Entwicklung entsprechender Energieverteil- und -speichersysteme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus und für verschiedene Erzeuger- und Endverbrauchertechnologien.

Projekte
Biomassekonditionierung 2
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
November 2014

Projektmitarbeiter:
Sabrina Dumfort, BSc MSc
ProjektleiterIn, seit November 2014


Projektinhalt:
Um den wirtschaftlichen Schaden für Heizwerke durch Lagerungsverluste und das Risiko einer Selbstentzündung zu minimieren, sollen während des zweijährigen Projektes Untersuchungen zur Modellierung einer Hackgutmiete stattfinden. Im wissenschaftlichen Fokus steht dabei die Untersuchung verschiedener Parameter wie Temperatur, Feuchtigkeit, Sauerstoff- und Lichtverfügbarkeit auf das Holzabbauverhalten mittels eines bereits entwickelten und etablierten Laboraufbaus. Daraus generierte Erkenntnisse werden direkt mit der Praxis verglichen. Übergeordnetes Ziel ist dabei die Steigerung der Gesamteffizienz bei der energetischen Verwertung von Biomasse.

Projektpartner:
Bioenergie Tirol
Sonstige Inland
SYNECO tec
Unternehmenssektor Inland

PowerBox - Optimierung und Rohstoffflexibilisierung der Schwebebettvergasungstechnologie
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
Dezember 2009

Projektmitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) Marcel Bernard Huber
ProjektleiterIn, seit Oktober 2009


Dipl.-Ing. (FH) Angela Hofmann
ProjektmitarbeiterIn, seit Dezember 2009


Johannes Gratzl, BSc MSc
StudentIn, von Januar 2012 bis September 2016


Christoph Franzl
ProjektmitarbeiterIn, von Januar 2012 bis März 2016


Dipl.-Ing. (FH) Jan Krueger
ProjektmitarbeiterIn, von Dezember 2009 bis März 2016


Marcel Lepuschitz
Wissenschaftliche Hilfskraft, seit April 2013


Sabrina Dumfort, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, von April 2013 bis März 2016


Robert Thaler, BSc MSc
StudentIn, von April 2013 bis September 2016


Silvia Kostner
ProjektmitarbeiterIn, seit April 2013


Mag. Christina-Maria Gress
Assistenz der Projektleitung, seit April 2013


Markus Huemer, MSc
ProjektmitarbeiterIn, seit April 2013


Ing. Benedikt Bodner, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, von Dezember 2009 bis März 2016


Dipl.-Ing. (FH) Georg Kreutner
ProjektmitarbeiterIn, von Dezember 2009 bis März 2016


Lisa-Marie Auer, BSc MSc
StudentIn, von März 2016 bis September 2016


Projektinhalt:
Die Nutzung alternativer, biogener Rohstoffe, kurz ABR genannt, als Energieträger stellt einen Schlüsselfaktor bei der Umsetzung einer globalen Energiewende dar. Das am MCI 2007 entwickelte, thermochemische Umwandlungverfahren mittels gestufter Schwebebettvergasung bietet optimale, verfahrenstechnische Grundvoraussetzungen um diese Rohstoffe dezentral und effizient in Strom und Wärme überführen zu können. Während Holzhackgut minderer Qualität bereits in der ersten Projektphase zur kommerziellen Reife geführt werden konnte, ist man nun dran, das System für die Verwertung von ABR tauglich zu machen.

Projektpartner:
Thöni
Unternehmenssektor Inland
SCE
Unternehmenssektor Inland
SWS
Unternehmenssektor Inland

Publikationen/Literatur:
Standard 20090809 Diverse Zeitungsartikel 18th Europäische Biomassekonferenz - Lyon 19th Europäische Biomassekonferenz - Berlin Internationale Conference on Polygeneration Strategies - Wien

Aufklärung des Reaktionsmechanismus und der Kinetik der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC-ARK)
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
April 2015

Projektmitarbeiter:
Fabian Huber, BSc
StudentIn, von April 2015 bis Oktober 2015


Dr. Werner Stadlmayr
ProjektleiterIn, seit April 2015


Kevin Höcherl, BSc
StudentIn, von April 2015 bis Oktober 2015


Projektinhalt:
Biomasse - das ist zum Beispiel Klärschlamm, Algen und Laub - hat, als potentiell nachwachsender Rohstoff, viel Aufmerksamkeit im Forschungsbereich auf sich gezogen. Während es mehrere Möglichkeiten zur Vorbehandlung von Biomasse gibt, gilt besonders die Hydrothermale Karbonisierung (HTC, hydrothermal carbonisation) als umweltfreundlich und zukunftsweisend. Die HTC ist eine Technik, bei welcher die Biomasse unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur in einem wässrigen Medium in energetisch nutzbare Stoffe umgewandelt wird. Dies hat im Wesentlichen drei große Vorzüge:
- Erstens sind die notwendigen Temperaturen oftmals wesentlich geringer, als bei alternativen Verfahren,
- zweitens ist es nicht notwendig, die Biomasse vorher energieintensiv zu trocknen und
- drittens werden anfallende Abgase im Wasser gelöst und dort gebunden, was eine weitere Nachbehandlung der Prozess-Abluft möglicherweise gänzlich überflüssig machen könnte. Das Ziel dieser Studie ist ein besseres Verständnis der Kinetik und des chemischen Mechanismus, der im Hintergrund dieser spannenden Reaktion abläuft - eine Vertiefung des Grundlagenwissens darf hier Hoffnung auf einen relevanten Brückenschlag zur zukünftigen Applikation machen.

Syngine - Gasmotor Optimierung
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
Juli 2011

Projektmitarbeiter:
Stefan Müller, BSc MSc
StudentIn, von Juli 2011 bis Juni 2012


Dipl.-Ing. (FH) Marcel Bernard Huber
ProjektleiterIn, von Mai 2011 bis April 2011


FH-Prof. DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner
ProjektmitarbeiterIn, von Juli 2011 bis Juni 2012


Projektinhalt:
Bei der thermochemischen Umwandlung fester biogener Rohstoffe (Vergasung) spielt die Verwertung des Gases in effizienten Gasmotoren und damit die Umwandlung in Strom und Wärme eine entscheidende Rolle. Konventionelle Gasmotoren sind für die Verwertung von Holzgas nur bedingt geeignet (geringer Wirkungsgrad) und es sind entsprechende Modifikationen vorzunehmen. Unser Projektpartner PGES hat ein derartiges Modifikationsset entwickelt, dessen Performance und Eignung nun durch Umbau eines bestehenden Gasmotors und Integration in die Vergasungstestanlage PowerBox in Schwaz ausführlich untersucht werden soll. Die Ergebnisse aus diesem Projekt können einen wertvollen Beitrag für die Kommerzialisierung zukünftiger Biomasse KWK Anlagen auf Basis der Vergasungstechnologie liefern.

Projektpartner:
SCE
Unternehmenssektor Inland

HiGas
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
Februar 2014

Projektmitarbeiter:
FH-Prof. DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner
ProjektleiterIn, seit Februar 2014


Mag. Christina-Maria Gress
SachbearbeiterIn, seit Februar 2014


Lucas Konstantinoff, MSc
ProjektmitarbeiterIn, von Februar 2014 bis Oktober 2015


Projektinhalt:
Die Verwendung von Gasmotoren stellt zurzeit die kommerziell effektivste Methode dar, brennbares Gas dezentral in Strom- und Wärmeenergie umzuwandeln. Gasmotoren zeichnen sich durch ihre Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit aus und bieten darüber hinaus Einsatzfähigkeit bei flexibler Brennstoffzusammensetzung. Durch die Möglichkeiten der Umwandlung von Bio- und Synthesegas und effiziente dezentrale Einsatzmöglichkeit erfährt die Branche große Nachfragezuwächse. Im Sinne eines hohen Wirkungsgrads ist aufgrund thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten eine schnelle Verbrennung innerhalb des Brennraums von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen der Forschungsaktivitäten soll die Verbrennung durch eine Erhöhung der Bewegung des Brenngases im Zylinderkopf, der sogenannten Ladungsbewegung gezielt beschleunigt werden. Im Projekt HiGas soll das Potential der gezielten Beeinflussung der Ladungsbewegung an einem dem Stand der Technik entsprechenden Gasmotor gezeigt werden. Es sollen Motorkomponenten und Betriebsstrategien entwickelt werden, die die Ladungsbewegung erhöhen und eine hochturbulente Verbrennung ermöglichen. Das Ziel ist eine deutliche Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Reduktion der Emissionen.

Analyse von Motorölen für die Produktion von Motorradmotoren
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
Juli 2015

Projektmitarbeiter:
Verena Schallhart, BSc, MSc
ProjektmitarbeiterIn, von Juli 2015 bis Oktober 2015


Mag. Jelena Drinic
SachbearbeiterIn, seit Juli 2015


FH-Prof. DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner
ProjektleiterIn, seit Juli 2015


Projektinhalt:
Im Verlauf der Produktion von Motorradmotoren werden diese nach der Komplettierung mit Motoröl befüllt, welches nach einem anschließenden Probelauf wieder abgelassen wird. Der Grund für diese Vorgehensweise liegt darin begründet, dass beim Erststart eine beträchtliche Menge an Metallabrieb und Fremdstoffen aus der Fertigung vom Motoröl aus dem Motor gespült werden und dieses somit für eine weitere Verwendung nicht mehr einsetzbar ist. Aus ökonomischen aber auch ökologischen Gesichtspunkten wird das abgelassene Motoröl gesammelt und für eine erneute Verwendung regeneriert. Neben dem Eintrag von Feststoffen, welche durch mechanische Abtrennung (Filtration) effizient separiert werden können stellt der produktionsbedingte Eintrag von wasserhaltigem Kühlmittel eine weitere Quelle dar, die zu einer Beein-trächtigung der Schmierstoffqualität führen kann. Die Abtrennung des Kühlmittels aus dem Motoröl wird derzeit durch eine Vakuumverdampfung realisiert. Motoröl ist je nach Additivierung durchaus in der Lage eine bestimmte Menge an Wasser aufzunehmen ohne das es zu einer Entmischung und Phasentrennung kommt. Diese kritische Menge an Wasser die vom Öl in Form einer Emulsion maximal gebunden werden kann verändert sich jedoch mit dem Alterungszustand des Motoröls, sodass derzeit keine verlässlichen Aussagen über den Zustand und den maximal möglichen Wassergehalt (Sättigungspunkt) getroffen werden können. Im Rahmen der angestrebten Forschungsaktivitäten soll einerseits die Bestimmung des Wassergehalts zu diskreten Zeitpunkten über einen definierten Zeitraum stattfinden. Mithilfe von Aufzeichnung von Seiten KTM, wie z.B. die Anzahl und Type der produzierten Motoren soll mittels der Messdaten eine Korrelation zwischen den Betriebsbedingungen des Motoröls und des Wassergehalts gefunden werden. Andererseits soll für ausgewählte Ölproben der Sättigungspunkt, d.h. der maximal mögliche Wassergehalt experimentell ermittelt werden, mit dem Ziel einer größtmöglichen Materialeffizienz, bzw. der optimalen Nutzung des Motoröls. Zusätzlich zur Bestimmung des Wassergehalts, bzw. des Sättigungspunktes wird ein bereits gelieferter Sensor auf seine Eignung zur Online-Messung untersucht. Ein weiteres Projektziel ist die Bestimmung des Feststoffgehaltes in gebrauchtem Motoröl und nach Möglichkeit dessen Analyse.

BiK - Biomassekonditionierung
Projektstatus:
Abgeschlossen

Projektstart:
Juli 2011

Projektmitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) Marcel Bernard Huber
ProjektleiterIn, seit August 2010


Sabrina Dumfort, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, seit Dezember 2011


Dipl.-Ing. (FH) Angela Hofmann
ProjektmitarbeiterIn, seit Juli 2011


Projektinhalt:
Im Zuge eines zweijährigen Projektes sollen Methoden zu einer verbesserten Konditionierung von biogenen Festbrennstoffen (zB Hackgut) gemeinsam mit Biomasseheizwerkbetreibern in Südtirol erarbeitet und getestet werden. Grund hierfür sind die respektablen Energieverluste bei der Lagerung von Biomassen auf zB Schütthaufen. Basis dafür wird eine entsprechende Studie zur praktischen und theoretischen Quantifizierung der Verluste unter bestimmten realen Bedingungen. In weiterer Folge sollen neben Trocknungstechniken auch Methoden zu einer verbesserten Lagerung von Biomasse untersucht werden. Ziel ist es die Gesamteffizienz bei der energetischen Verwertung von Biomasse zu steigern.

PowerKohle
Projektstatus:
Laufend

Projektstart:
April 2015

Projektmitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf
ProjektleiterIn, von April 2015 bis September 2017


Marcel Lepuschitz
Wissenschaftliche Hilfskraft, von April 2015 bis September 2016


Dipl.-Ing. (FH) Marcel Bernard Huber
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2017


Dipl.-Ing. (FH) Jan Krueger
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2016


Ing. Christian Ehrenstrasser, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2016


Christoph Franzl
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2016


Dipl.-Ing. (FH) Georg Kreutner
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2016


Silvia Kostner
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2017


Thomas Hämmerle, BSc
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2017


Mario Riezler
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2017


Fatih Sagcan
ProjektmitarbeiterIn, von April 2015 bis September 2017


Jan Back, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, seit April 2015


Projektinhalt:
Die aus dem Schwebebettvergasungsverfahren anfallende Biokohle stellt nicht wie bei anderen Bioenergieanlagen zumeist einen Reststoff oder Abfall dar, sondern ist aufgrund der Charakteristik und des Reinheitsgrads als vielfältiger Roh- und Wertstoff einzustufen. Diese durch eigene und unabhängig durchgeführte Analysen aufgezeigte Besonderheit der Biokohle aus CraftWERK-Anlagen stellt die Ausgangslage für das vorliegende Projekt dar, welches zum Ziel hat klare Verwertungs- und Einsatzmöglichkeiten für das Rohprodukt Biokohle aus CraftWERK-Anlagen zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Dabei sollen jene Verwertungspfade identifiziert werden welche kurzfristig, möglichst regional, möglichst ertragreich und ohne aufwändige Aufbereitung des Rohprodukts für die jeweiligen Mengen an Biokohle pro CraftWERK am attraktivsten erscheinen. Neben diesen kurzfristigen Verwertungskanälen sollen aber auch jene identifiziert werden, welche mittelfristig auch für größere Mengen guten Absatzmöglichkeiten bieten. Aus dieser globalen Zielsetzung für das gegenständliche Projekt lassen sich folgende 3 Projektsubziele definieren:
- Qualitätsvergleich unterschiedlicher Biokohlen
- Entwicklung Schnellanalysemethode für Biokohle
- Anforderungs-/Kriterienkatalog: Anwendungsmöglichkeiten für Biokohle


Publikationen | selected 5
  • Möltner, L., Schallhart V., Numerical Optimization of AdBlue-injection into the mixing section of SCR-systems, WSEAS Transactions on Fluid Mechanics, ISSN / E-ISSN: 1790-5087 / 2224-347X, Volume 10, Art. #8, pp. 80-87, 2015
  • Möltner L., Model-based Analysis of Ammonia Generation in SCR-systems. Universal Journal of Control and Automation, 3 , 39 - 46. doi: 10.13189/ujca.2015.030301
  • Dumfort S., Huemer M., Huber M.B., Hofmann A., Krueger J. (2015), Tar decomposition at low Temperatures within staged Gasification reactors- first approach towards mechanisms and background, Journal of Engineering Technology, Vol. 3, No. 3, 45-49, DOI: 10.5176/2251-3701_3.3.141
  • Huber M.B., Gamper A., Giovannini A.A.L. und Wett B.; Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zur Bäckereiabfall und Klärschlamm Co-Fermentation; Chemie Ingenieur Technik; 04/07
  • Dumfort S., Schallhart V., Huemer M., Hofmann A. & Huber M.B., Toluene and naphthalene conversion over biomass char in dependency of the gas residence time and temperature, 2015, submitted to Biomass & Bioenergy
Vorträge | selected 5
  • MARKUS KLEINHAPPL, Georg Kreutner, Friedrich Koidl, Jan Krueger, Marcel Huber, Werner Kepplinger, Gas cleaning in the SYNCRAFT staged gasification plant – application in low tar level production, oral presentation at the 17th European Biomass Conference & Exhibition; Hamburg, Germany, 06/2009
  • Mellitzer D., Huber M.B., Krueger J., Scheffler J. and Brandes E., THE IGNITABILITY (EXPLOSION GROUP CLASSIFICATION) OF VARIOUS PRODUCER GAS COMPOSITIONS, full paper & visual presentation at the 18th European Biomass Conference & Exhibition; Lyon, France, 05/2010
  • Strigl M., Hofmann A., Kreutner G., Krueger J. and Huber M.B., SEPARATION OF FAME-IN-WATER EMULSION OUT OF PRODUCER-GAS SCRUBBERS A PERFORMANCE ANALYSIS UNDER DIFFERENT BOUNDARY CONDITIONS, full paper & visual presentation at the 18th European Biomass Conference & Exhibition; Lyon, France, 05/2010
  • Hofmann A, Huemer M, Huber M.B: Investigations on the catalytic effects of ash components in the thermo-chemical gasification of biomass; Oral presentation; 4th International Symposium on Gasification and its Applications; Vienna, Austria 09/2014
  • Hupfauf B., Koch M., Dumfort A., Rupprich M. and Bockreis A., An innovative way to optimize the fermentation process by pretreatment of sewage sludge with a hydrothermal carbonization (HTC) process, 1st International Conference on Renewable Energy Gas Technology, 2014 Malmö
Patente
  • Huber M.B.; Flir M., Trockner, AT Patentanmeldung 11/2010
  • Burgbacher C., Kleinhappl M., Huber M., Roschitz C., Gaiffi M.; Verfahren und Anlage zur Reinigung von Gas, Patent, Anmeldetag 23.08.2007
  • Huber M.B.; Vergaser; Patent, DE102007012452 (A1), 15.03.2007