Energiemobil	Die Projektgruppe um Benjamin Widdersheim und Sebastian Pfeiffer befasste sich im Schuljahr 2006 mit dem Projekt „Energiemobil/Energieberatung“. Die Hauptaufgaben des Projektes liegen darin, das Interesse der Öffentlichkeit an erneuerbaren Energien zu wecken, die Akzeptanz gegenüber den alternativen Energien und Energieeinsparungen zu erhöhen und Informationen zum Thema erneuerbare Energien und Energieeinsparmöglichkeiten im Haushalt sowie Ein- und Mehrfamilienhausbereich weiter zu geben. Das Energiemobil ist ein 6,50 m langer und 1,50 m breiter ehemaliger Marktanhänger, welcher mit einer PV-Inselnetzanlage, bestehend aus vier Solarmodulen, fünf Anzeigegeräten (vier Amperemeter, 1 Voltmeter), einem Wechselrichter und einem Laderegler ausgerüstet ist. Im aufgebauten Zustand sind zwei der Solarmodule auf dem Dach des Anhängers mit unterschiedlichem Neigungswinkel installiert. Das dritte Solarmodul ist als Fassadenmodul an der rechten Seite des Anhängers angebracht. Das vierte Solarmodul gibt durch eine variable Aufständerung dem Betrachter die Möglichkeit, unterschiedliche Erträge in Abhängigkeit der Position des Moduls mit Hilfe des zugeordneten Amperemeters zu ermitteln. Darüber hinaus ist das Energiemobil mit einem Vakuumröhrenkollektor mit 21 Röhren von der Firma Paradigma ausgestattet, der als Demonstrationszweck für die Warmwasserversorgung dient. Des Weiteren besitzt das Energiemobil einen Solarkocher, verschiedene Querschnitte und Modelle von Flachkollektoren, sowie zusätzlich noch Platz für wechselnde Exponate wie Pelletheizungsmodelle, Solarofen und interaktive Tafeln.
Modas 1220	Projektleiter: Sören Scriba Es werden schon seit längerer Zeit die Wetterdaten von Studierenden der TSB erfasst. Die Erfassung dieser Daten erfolgt mit dem Datenaufnehmer Modas 1220. Dieser kann bis zu 16 verschiedene Wetterdatengrößen aufnehmen und graphisch darstellen. Hierzu gehören : Windrichtung und Windgeschwindigkeit in 10m, Windgeschwindigkeit in 15m, Windrichtung und Windgeschwindigkeit in 20m Höhe. Ebenso kann die Globalstrahlung in Südrichtung, die relative Luftfeuchte, der Luftdruck und Boden- und Lufttemperaturen in verschiedenen Höhen bzw. Tiefen erfasst werden. Im Rahmen dieses Projekts wurden die Globalstrahlung und die Windgeschwindigkeiten in 10-,15-, 20m gemessen und gespeichert. Diese Daten haben ein große Bedeutung für die Planung von Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Die Darstellung der Daten erfolgt in tabellarischer- und graphischer Form. Hier sind die Messpunkte für Windgeschwindigkeiten und die Globalstrahlungswerte des Wetterdaten Messsystems Modas 1220 zu sehen. In dieser Grafik vom Modas 1220 werden die Wingeschwindigkeit in 20m und 15m Höhe sowie die Globalstrahlung gezeigt. Anhand dieser Grafiken wurden verschiedene Bewertungen vorgenommen. Hier sind die durschnittlichen Globalstrahlungsdaten abgebildet, durch diese Form der Auswertung lassen sich Rückschlüsse auf die Leistung einer Photovoltaik Anlage ziehen. Des Weiteren wurden Häufigkeitsauswertungen für die Windgeschwindigkeiten in 10m, 15m und 20m angefertigt. Diese sind wichtig für die Bestimmung des Standortes einer Windkraftanlage. Langzeitverhalten von netzgekoppelten PV-Anlagen: Im zweiten Teil des Projektes wird in Zusammenarbeit mit der Firma inek Solar AG das Langzeitverhalten von PV Anlagen ermittelt. Die Firma inek ist für dieses Projekt der optimale Partner, da diese bereits Hunderte PV-Anlagen installiert hat und man auf diese Anlagen zugreifen kann. Kunden der Firma inek werden gebeten, einmal im Monat ihren Zählerstand abzulesen und diesen inek mitzuteilen, die Energieerträge werden dann in einer Datenbank festgehalten. So kann man zum einen verschiedene Anlagen miteinander vergleichen, aber auch sofort erkennen, wenn mit einer Anlage etwas nicht stimmt. Um das Langzeitverhalten zu bestimmen ist die Datenbank besonders wichtig, da man ältere Anlagen mit neueren vergleichen und so eventuelle Veränderungen feststellen kann. Besonders wichtig sind die Kennlinienmessungen, da man mit ihnen die Leistung des Generators am besten prüfen kann. Die Leistung ist immer die Fläche des größtmöglichen Rechteckes, da die Leistung P immer Spannung U x I dem Strom ist. Wenn man bei älteren PV-Anlagen die Kennlinien misst, kann man feststellen, ob sie ihre Leistung gehalten haben oder nicht. Es müssen zum Messzeitpunkt mindestens 500 W Sonneneinstrahlung pro m² vorhanden sein, sonst kann man keine vernünftige Kennlinie messen. Mithilfe eines PVI - ProLog können PV-Anlagen jeden Tag ausgewertet werden, der PVI-ProLog erhält in gewissen Zeitabständen die Daten vom Wechselrichter und speichert diese ab. Diese Daten werden täglich über ein Handymodem ins Internet gesendet, von wo aus man sie jederzeit abrufen und überprüfen kann. So kann man die einzelnen Wechselrichter miteinander vergleichen und eventuelle Defekte frühzeitig erkennen.
Kühlen mit der Sonne	Das Niedrigenergiehaus (NEH) der Technikerschule Butzbach zeichnet sich durch große Fensterflächen nach Süden, Süd-Ost und Osten aus. Diese Solararchitektur ermöglicht im Winter und den Übergangszeiten erhebliche solare Wärmegewinne, führt im Sommer jedoch zu einer Überhitzung der In den letzten Jahren wurde mit vielen verschiedenen Verschattungsmaßnahmen experimentiert, die Bestand haben sollen. Die Lüftungsanlage wird im Zuge der Umrüstung optimiert. Die Demonstrationsanlage zur solaren Klimatisierung soll ein angenehmes Raumklima in den Sommermonaten schaffen. Die Anlage wird über das Programm „Solarthermie 2000 plus“ des Bundesumweltministeriums gefördert. Unser Team ist die 5. Studierendengeneration, die mit der Weiterentwicklung dieses komplexen Projekts betraut ist. Als wir damit begonnen haben, war die Konzeption bereits weit fortgeschritten. Es lagen Angebote für die Hauptkomponenten vor, der Vorantrag zur staatlichen Förderung war gestellt und es gab eine Anlagendimensionierung durch das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme(ISE). Unsere Aufgabe war es das Projekt in enger Abstimmung mit Herrn Carsten Hindenburg (SolCoolAirCon, Freiburg) insgesamt zu betreuen, die Bauüberwachung zu übernehmen und Teilbereiche eigenständig zu organisieren. Umfang der Baumassnahmen • Einbau von zwei kleinen Absorptionskältemaschinen (AbKM) mit einer Nennleistung von 10 kW zur Zuluftkühlung und –entfeuchtung bzw. zum Betrieb von Kühldecken • Aufstellung eines 60m2 Vakuumröhren-Kollektorfeldes und eines 3000 l Solarspeichers für die solare Antriebswärme • Aufstellung von zwei Kühltürmen zur Rückkühlung der AbKM • Optimierung und Umrüstung der vorhandenen zwei Lüftungsanlagen zu Klimaanlagen • Einbindung des Solarkreises in die bestehende Heizungstechnik zur solaren Heizungs¬unterstützung im Winter, bzw. der Gasbrennwerttherme als back-up für die Antriebswärme der AbKM Aktueller Projektstand Der Antrag auf Fördermittel wurde im Dezember 2007 im eingeplanten Umfang bewilligt. Die Installation der Anlage soll bis Ende Juni 2008 abgeschlossen sein. Zu einem Kick-off-Meeting waren im Januar 2008 neben Vertretern der Kooperationspartner wie dem „Zentrum für angewandte Energieforschung“ (ZAE Bayern), der ZfS- Rationelle Energietechnik aus Hilden und dem Fraunhofer ISE aus Freiburg, auch ein Mitarbeiter der SK-Sonnenklima GmbH aus Berlin angereist, um letzte Einzelheiten der Umsetzung mit uns zu diskutieren. Im Mittelpunkt stand dabei vor allem das Hydraulik-Schema. Hydraulik-Schema Das Hydraulikschema zeigt die Antriebsseite mit Kollektorfeld, Wärmespeicher, Gas-Brennwerttherme (links) und die Wärmeverbraucher mit den Absorptionskältemaschinen und dem Heizkreis (Mitte) sowie den Kühlkreis mit Kaltwasserspeicher, Klimaanlage und den Kühldecken (rechts). Verschattungsanalyse Bedenken wegen einer möglichen Verschattung des geplanten Kollektorfeldes durch eine Gebäudekante des NEH, veranlassten uns zu einer ausführlichen Analyse der Situation. Dazu wurden über einen längeren Zeitraum Messungen mit einem Horizontoskop durchgeführt, um die jährlichen Verschattungszeiten des Kollektorfeldes zu ermitteln. Die Messungen ergaben, dass keine nennenswerte Beeinträchtigung zu erwarten ist. Mit dem Horizontoskop lässt sich der Verlauf eines Schattens zu allen Tageszeiten, über ein Jahr hinweg ermitteln. Standortwahl Die Standortwahl unserer Vorgängersemester für das Kollektorfeld und die Kühltür-me wurden von uns gründlich überdacht. Da uns die Gartenfläche für das Kollektorfeld zu klein erschien, fiel die Wahl in Abstimmung mit der Schulleitung auf eine Installation an der Süd-Fassade des Hauptgebäudes. Bezüglich der Kühltürme gab es Bedenken, an dem geplanten Aufstellungsort im Vorgarten des NEH, die Geräuschemissionsauflagen für Wohngebiete nicht mit Sicherheit erfüllen zu können. Das Atrium im Hauptgebäude kam uns daher geeigneter vor, zumal dort alle Anschlußmöglichkeiten vorhanden sind. Diese Fotomontage zeigt die beiden Kühltürme im Atrium des Hauptgebäudes. Messtechnik Die Betriebsabläufe der Anlage werden mit einer grossen Anzahl von Messdaten erfasst und vom Fraunhofer ISE ausgewertet. Diese Erfahrungswerte dienen der Optimierung und Markteinführung vergleichbarer Anlagen und werden zukünftig mit in die Techniker-Ausbildung einfließen. Darüber hinaus werden einige, charakteristische Werte auf einer Anzeigetafel im Flur des NEH visualisiert um die Anlage interessierten Besuchern näher zu bringen. In dem Schema werden die wichtigsten Messstellen dargestellt an denen die Ener-gieflüsse überwacht werden.
BHKW	1. Einführung Die Kraft-Wärme-Kopplung in kleinen dezentralen Blockheizkraftwerken (BHKW) stellt eine effiziente Methode dar, durch Einsparung von Primärenergie zur Ressourcenschonung beizutragen und gleichzeitig die Umweltbelastung durch Schadstofffreisetzung zu reduzieren. Insbesondere die Emission des Treibhausgases Kohlendioxid kann wegen des gegenüber der getrennten Erzeugung geringeren Brennstoffbedarfs wirksam herabgesetzt werden. Werden in einem Wärmekraftwerk gleichzeitig elektrische Energie (Kraft) und nutzbare Wärme erzeugt, so spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). 2. Warum KWK? In konventionellen Großkraftwerken wird üblicherweise nur elektrische Energie erzeugt. Die dabei anfallende Wärmeenergie kann nicht als Nutzenergie verwendet werden und muss in Gebäuden für Heizung und Brauchwassererwärmung erneut erzeugt werden. Im Gegensatz dazu wird in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (wie z.B. BHKW) der Strom beim Verbraucher vor Ort erzeugt. Ein großer Teil der hierbei anfallenden Wärme kann dabei für die Heizung, Warmwasserbereitung, weiter genutzt werden. Durch die deutlich höhere Nutzung des Brennstoffes (bis ca. 90%) wird Primärenergie gespart, Emissionen vermindert und damit die Umwelt entlastet. Zusätzlich kann durch die Eigenstromerzeugung ein wirtschaftlicher Vorteil erreicht werden. Das BHKW hat im Vergleich zu herkömmlichen Großkraftwerken den Vorteil eines wesentlich höheren Gesamtwirkungsgrades (70-90%), da bei dezentraler Strom- und Wärmeversorgung beide Energiearten gleichzeitig über einen langen Zeitraum eines Jahres genutzt werden können. Bei Großkraftwerken ist dies in den meisten Fällen nicht möglich, da sie aus Umweltschutzgründen fernab von Stadtzentren errichtet werden. Durch gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme durch BHKW-Anlagen können wesentliche Einsparungen beim Primärenergieverbrauch erzielt werden (bis zu 40%). Mit kleinen Blockheizkraftwerken kann das Anwendungspotential der dezentralen, gekoppelten Strom- und Wärmeversorgung beträchtlich erweitert werden. In weiten Bereichen wird die Kraft-Wärme-Kopplung nicht eingesetzt, da hierzu entweder der Wärmegrundlastbedarf in den einzelnen Objekten zu gering oder Nah- bzw. Fernwärmenetze für die Wärmeverteilung zu aufwändig sind. Denn aus energieökonomischen Gründen ist bei einem BHKW eine wärmegeführte Betriebsweise zwingend, aus Kostengründen lohnen sich vor allem Anwendungen mit einem möglichst kontinuierlichen Wärmebedarf. 3. Die Funktion eines Mini-Blockheizkraftwerkes 3.1 Aufbau Ein BHKW setzt sich aus folgenden Hauptelementen zusammen : • Verbrennungsmotor: Einzylinder - Viertakt Spezialmotor mit 580 cm3 Hubraum; • Generator zur Stromerzeugung: Wassergekühlt und wird über ein einstufiges Getriebe vom Motor angetrieben; • Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Motorabwärme, Ölkreislauf und Abgas; • Regeleinheit: Zur Überwachung, Regelung und Steuerung der SACHS - HKA. • Kapselung: Die Kapselung trägt zur Schall- und Wärmedämmung bei. 3.2 Funktionsweise Der Verbrennungsmotor, der mit Erdgas als Brennstoff betrieben wird, treibt den Generator an. Die eingesetzte Energie wird im Motor einerseits in mechanische Energie und anderseits in thermische Energie im umgewandelt. Die mechanische Energie wird zur Stromerzeugung genutzt. Der Generator liefert bei etwas mehr als 3000min-1 und der Netzfrequenz 50 Hz dreiphasigen Wechselstrom. Die bei der Stromerzeugung im Kühlwasser vom Motor und Generator, im Schmieröl und in den heißen Abgasen entstehende Abwärme wird über mehrere Wärmetauscher zur Heizwärmeerzeugung und zur Warmwassererzeugung genutzt. 3.3 Betriebsdaten des SACHS-HKA Erdgas Erdgas Low NOx Heizöl thermische Leistung 12,5 kW 12,3 kW 10,5 kW elektrische Leistung 5,5 kW 5,0 kW 5,5 kW Energieverbrauch 2,05 m3/h 1,97 m3/h 1,96 l/h Daraus ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad einer BHKW-Anlage von 90% der gesamten Brennstoffausnutzung. Lebensdauer: Sie beträgt 10 - 15 Jahren und ist abhängig von den jährlichen Betriebsstunden, das heißt mit einer Vollwartung kommt man auf über 80.000 Betriebsstunden. Wartung: Eine Regelwartung ist alle 3.500 Betriebsstunden notwendig und eine Überholungsarbeit nach ca. 40.000 Betriebsstunden, dies entspricht 4 Millionen km eines PKW. Vorteile: • hohe Lebensdauer • niedrigen Emissionen: • Primärenergie - Einsparung • gute Wirtschaftlichkeit • Geräuscharm Wärmegeführte Fahrweise: Als Grundlage gilt der Wärmebedarf des Gebäudes, dazu muss die Jahres-Heizdauerlinie ermittelt werden. Stromgeführte Fahrweise: Als Grundlage gilt die Verringerung des Strombezuges bzw. die Abgabe des Überstroms ins öffentliche Netz. Auch werden auftretende Stromspitzen zur Dimensionierung herangezogen. 3.4 Zukunftschancen Die Mini-BHKW werden zu einer zusätzlichen und realistischen Anwendungsmöglichkeit für die Energieversorgung. Voraussetzung ist jedoch, dass die Mini-BHKW dort eingesetzt werden, wo sie größten wirtschaftlichen und ökologischen Nutzen bringen. 3.5 Einsatzfelder Mini-Blockheizkraftwerke können in Gewerbebetrieben, Hotels, Krankenhäuser, öffentlichen Gebäuden und größeren Wohngebäuden in der Wärmeversorgung die Grund- und gegebenenfalls auch die Mittellast übernehmen. Sie werden, einzeln oder in Mehrmodulweise, direkt an die objekteigenen Wärmeverteilungsnetze angeschlossen und arbeiten parallel zu konventionellen Heizungsanlagen. Der erzeugte Strom wird im Objekt genutzt oder ins öffentliche Elektrizitätsnetz eingespeist. Bei der Emissionsminderung unterscheidet man Primärmaßnahmen (Maßnahmen an Motorkonstruktion und -betriebsweise) und Sekundärmaßnahmen (Abgasnachbehandlung). Dadurch ergibt sich ein Emissionsrückgang von Stickstoffoxid (NOx) um 25%, Kohlendioxid (CO2) um 47%, Schwefeldioxid (SO2) um 99,6% sowie von Staub und Ruß um 99% bei gasbetriebenen BHKW mit Katalysatoren im Vergleich zur Stromerzeugung in Kohlekraftwerken und Wärmeerzeugung im Kessel. 3.6 Wirtschaftlichkeit Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ist es wichtig, hohe jährliche Betriebsstunden von etwa 5000 h zu erreichen und möglichst die gesamte erzeugte elektrische Leistung im Objekt zu verbrauchen. Für kleine, energieeffiziente und kostengünstige Blockheizkraftwerke mit hoher Stromkennzahl (Verhältnis von Strom- zur Wärmeproduktion) erhöhen sich die Chancen auf eine wirtschaftliche Anwendung. Daraus ergibt sich ein Einsatz in Verbindung mit einem Heizungskessel mit: einer thermischen Grundlast von mind. 12 kWth bzw. einer elektrischen Grundlast von mind. 5 kWel. Damit ergibt sich eine thermische und elektrische Spitzenlast: max. Wärmebedarf > 50 kW (incl. der Brauchwassererwärmung) bzw. max. Strombedarf > 30 kW 3.7 Spätere mögliche auftretende Hindernisse Verminderung des Energieverbrauchs der Gebäude (z.B. durch Dämmung), dass bedeutet einen geringeren Wärmebedarf und dadurch eine geringere Abnahme der Wärme vom BHKW. Das BHKW wird somit unrentabler, da eine geringere Laufzeit auftritt und ein geringerer Stromerlös erzielt wird.
Energiebibliothek	Die Umweltbibliothek ist eine Einrichtung für Schüler, Studierende und Lehrer an der Schule zur Ausleihe von Büchern, CDs, Videos und Zeitschriften. Des Weiteren verfügt die Umweltbibliothek über eine umfangreiche Sammlung an aktuellen Fachzeitschriften. Bei diesem Projekt ist der Verleihservice ein wichtiger Bestandteil. Im Gegensatz zu festen Öffnungszeiten erwies sich die Absprache von Interessenten mit dem Projektteam als sehr effektiv. Im Vergleich zu den vergangenen Jahren konnte die Anzahl an ausgeliehenen Fachzeitschriften und Fachbüchern vervielfacht werden.Zudem wird jetzt die Büchereisoftware Lithera nicht nur zum katalogisieren neuer Fachbücher sondern auch zum eintragen verliehener Bücher verwendet. Durch einen neuen Handscanner können so sehr schnell eine große Anzahl Bücher auf einmal verliehen und zurückgenommen werden. Dies ist eine große Zeitersparnis und erhöht die Produktivität der Bücherei. Leseplätze bieten die Möglichkeit die Präsenzliteratur während den Öffnungszeiten zu sichten. Es steht ein großes Angebot an Fachliteratur, sowie eine Video- und CD-Sammlung zur Verfügung. Bereich Internet: Die Projektgruppe betreut die Internetseite der Technikerschule Butzbach. Die Aufgabe des Projektteams ist es, die Seite beständig auf dem aktuellen Stand zu halten. Dazu gehört das Bearbeiten und Hochladen der laufenden Projekte der Studierenden, die Erstellung von Hyperlinks zu verschiedenen Öko- und Technikseiten und die Aktualisierung der Termine für Vorträge, Messen und andere Veranstaltungen. Das Projekt Internet-Homepage soll komplett neu gestaltet werden. Aus diesem Grund wird das Projekt nicht direkt von einer Gruppe aus dem Bereich Umweltschutztechnik weitergeführt. Es ist geplant, das Studierende aus dem Bereich „Medientechnik“ die Homepage mit einem Content-Management-System (CMS) komplett neu entwerfen. Das vereinfacht es nachträglich Projektseiten oder andere Inhalte online zu stellen. Die Letzte Aufgabe des aktuellen Projektteams wird es sein, die aktuellen Projektbeschreibungen hochzuladen und anschließend alle Projekte zu sichern um die Übernahme in ein CMS zu erleichtern.