SEEGER ENGINEERING offers a wide range of technical services in the field of energetic use of biomass.
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Energy production is the engine of our modern society. By energy generation in this context, we mean both electricity and heat generation from various energy sources. Whether through wind, solar, solid/renewable or fossil fuels, it powers machines, lights up our cities and enables progress. But now we are looking for sustainable alternatives to protect our environment and create a cleaner future. SEEGER ENGINEERING works in 3 of 5 areas of renewable energy: Biomass, Geothermal, Solar.
Heat distribution systems in industry play a crucial role in the efficient and reliable distribution of thermal energy on a large scale. Various types of heat distribution systems are used in industry, depending on the specific requirements of each plant. Here, the systems are differentiated according to the media flowing through the pipes.
Electrical engineering is at the heart of almost all technology. It includes the development, design and application of electrical and electronic systems. From power supply to communication and automation – electrical engineering enables our networked and electrified everyday life.
Fuel production essentially transforms renewable biomass into fuels that can replace the use of oil and gas in industrial plants and households for energy producers.
Energy consulting offers customized solutions for the efficient use of energy and waste heat flows. Experienced experts analyze energy consumption, identify potential savings and provide recommendations for efficient technologies and behavioral changes. This saves costs, protects the environment and increases efficiency for the company.
Piping engineering is an important part of the engineering discipline that deals with the design, installation, operation, and maintenance of pipelines. Piping is used in a variety of applications, including fluid and steam handling, wastewater disposal, potable water supply, and process industries. Innovative solutions ensure optimal performance and sustainability.
| 1 | Windenergie | → | Stromerzeugung |
| 2 | Sonnenenergie | ||
| Photovoltaik | → | Stromerzeugung | |
| Solarthermie | → | Wärmeerzeugung | |
| 3 | Biomasse | → | Wärmeerzeugung Stromerzeugung Biogas Biokraftstoffe |
| 4 | Wasserkraft | → | Stromerzeugung |
| 5 | Geothermie | → | Stromerzeugung Wärmeerzeugung |
Photovoltaikanlagen, auch PV-Anlagen genannt, wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Zur Energiewandlung wird der photoelektrische Effekt von Solarzellen genutzt, welche zu so genannten Solarmodulen verbunden werden. Die erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt werden, oder aber in Akkumulatoren (Batteriespeicher) gespeichert werden. Bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen kann der Solarstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist bzw. selbst genutzt werden. Die Einspeisevergütung in das öffentliche Netz regelt das EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz).
Bei der Solarthermie wird die Sonneneinstrahlung in Wärme umgewandelt. Solarthermie ist eine weit entwickelte, zuverlässige Technologie, Solarenergie zu nutzen um Wärme zu erzeugen. Gerade in Mitteleuropa stellt sie eine ganz hervorragende Möglichkeit zur Nutzung der Sonnenenergie dar. Der Vorteil bei der Nutzung von Solarthermie besteht in der Anwendung erprobter und effizienter Technik. In Verbindung mit einem Heizkessel mit Wärmespeicher wird dafür gesorgt, dass über den Tagesgang Wärme zur Verfügung steht. In Wohnhäusern wird diese Technologie zur Bereitstellung von Wärme für die Warmwasserbereitung sowie zur Heizungsunterstützung genutzt.
Die Verbrennung von Biomasse hat gegenüber den fossilen Energieträgern wie Kohle und Erdöl zum einen den Vorteil der stetigen Verfügbarkeit (nachwachsend), zum anderen der Kohlendioxid-Neutralität. Denn in den industrialisierten Ländern werden durch die Verfeuerung fossiler Brennstoffe in wenigen Jahrzehnten Mengen an Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, die über Jahrmillionen global gebunden wurden. Eine Pflanze hingegen setzt bei der Verbrennung exakt die Menge CO2 frei, die sie zuvor in ihrem Leben gebunden hat. Übrigens emittiert die Verrottung dieselbe Menge CO2. Kohlendioxid ist maßgeblich verantwortlich für den weltweiten Treibhauseffekt.
Die erneuerbaren Energien haben im Jahr 2021 mehr als 16,2 % des Energiebedarfes an Wärme und Kälte in Deutschland gedeckt. Wärme aus fester Biomasse hat dabei mit 86 % den bedeutesten Anteil bereitgestellt. Die Geothermie deckt 9,8 % ab.
(Quelle: BMWI – Erneuerbare Energien in Zahlen)
Beide Anlagentypen nutzen Biomasse, also organische, nachwachsende Rohstoffe auf pflanzlicher Basis für die Erzeugung von Energie. Anders als in Biogasanlagen wird diese jedoch nicht zur Erzeugung von Biogas verwendet. Der Brennstoff Holz spielt dabei eine tragende Rolle, denn üblicherweise kommen die nachfolgenden Brennstoffe im Einsatz:
Bei Biomasseheizwerken wird üblicherweise die erzeugte Wärme in Form von Warm- oder Heiß-wasser vom Kessel übertragen. Diese Technologie wird bei Nahwärmenetzen häufig in Kombination mit anderen erneuerbaren Energien eingesetzt. Hier insbesondere zusammen mit Wärmepumpen und/oder Solarthermieanlagen. Für die Deckung des Strombedarfs finden Photovoltaikanlagen hier ebenfalls ihre Anwendung.
Der Dampfkraftprozess ist am weitesten verbreitet unter den Heizkraftwerken. Die bei dem Einsatz eines Dampfkessels verbrannte Biomasse erzeugt Rauchgas. Dieses erhitzt danach das Wasser in speziellen Rohrschlangen, die als Verdampferflächen und Überhitzer dienen. Mit dem entstehenden Dampf wird eine Turbine angetrieben, die wiederum Strom erzeugt. In den meisten Fällen wird der Strom anschließend direkt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist. Die Wärme kann als Fern-, Nah- oder Prozesswärme genutzt werden. Gase, die beim Verbrennungsprozess entstehen, werden gefiltert und anschließend emittiert.
Organic-Rankine-Cycle-Anlagen (ORC) funktionieren ähnlich wie Biomasse-Dampfkraftwerke, nutzen jedoch kein Wasser, sondern ein organisches Arbeitsfluid. Grund dafür sind niedrigere Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Mithilfe von ORC-Anlagen kann das Potenzial eines niedrigen Temperaturniveaus jedoch erschlossen werden. Das organische Arbeitsfluid wird mit Hilfe von Thermalöl (Wärmeüberträger) erhitzt und verdampft. Während der Expansion treibt es eine Turbine an und erzeugt elektrische Energie. Die entstandene Wärme wird als Fernwärme genutzt. Im Bereich der Geothermie wird als Arbeitsfluid z.B. Isobutan eingesetzt.
Bei der Geothermie wird zwischen oberflächennaher und -ferner (Tiefengeothermie) unterschieden.
Oberflächennahe Geothermie (bis ca. 400 m Tiefe) erfordert aufgrund der relativ niedrigen Temperatur eine Temperaturenanhebung mitteln Wärmepumpe. Alternativ zu dieser Technologie werden auch Luft oder Oberflächenwasser über Wärmeerzeugung mittels Wärmepumpen genutzt. Diese zählen zu der sogenannten Umweltwärme.
(Quelle: UBA-Geothermie)
Bei der Erdwärmenutzung aus der Tiefengeologie wird mit dem Solewasser entweder unmittelbar ein Wärmenetz betrieben. Alternativ dazu kann die „Sole“ bei ausreichender Temperatur auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Hierbei wird die Wärme der „Sole“ über Wärmetauscher auf ein Arbeitsfluid übertragen, welches verdampft. Im Anschluss kommt die ORC-Technologie zum Einsatz.
Zur weitergehenden Wärmegewinnung aus den Abgasen bei der Verbrennung von festen Biomassen ist es neben dem Einsatz eines Economisers möglich, mit Hilfe einer Rauchgaskondensation entsprechende thermische Leistung zu gewinnen und einer Wärmesenke zuzuführen. Einhergehend mit den Wassergehalten im Brennstoff, welche in das Rauchgas übergehen sowie einer ggf. eingesetzten Verbrennungsluftbefeuchtung ist es möglich, Wärmeenergie aus dem Abgas auch unterhalb seines Taupunktes zu gewinnen. Wenn Niedertemperatursenken unterhalb des Taupunktes des Rauchgases vorhanden sind, kann zusätzliche Energie mittels Rauchgaskondensation generiert werden.
Darüber hinaus kann die latente Energie genutzt werden, die vom Wassergehalt des Brennstoffs abhängt. Diese Energie wird mittels Wärmetauscher abgegeben. Durch die Wärmerückgewinnung wird somit der Abgasverlust der Kesselanlage verringert und der Anlagenwirkungsgrad erhöht. Die Wärmerückgewinnung kann durch indirekte Rauchgaskondensation mittels Absorptions- oder Kompressionswärmepumpe als auch mit einer direkten Rauchgaskondensation erfolgen. Die so gewonnene Niedertemperaturwärme kann mittels Absorptionswärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden.
Die Leistung des Rauchgaskondensators hängt von der Last des Kessels, dem Wassergehalt des Brennstoffs, Verschmutzungsgrad des Kessels, Luftfeuchte der Verbrennungsluft sowie der Rücklauftemperatur des Warmwassers ab. Da das Rauchgas nach der Kondensation weiterhin mit 100 % Feuchte gesättigt ist, wird ggf. eine Entschwadungsanlage benötigt, die die relative Feuchte des Rauchgases verringert und somit am Kaminaustritt keine sichtbaren Schwaden mehr vorhanden sind.Â
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Die Kältetechnik ist essentiell für die Sicherstellung der Funktion und Sicherheit zahlreicher Prozesse, beispielsweise für die Aufrechterhaltung der Kühlketten in der Lebensmittelindustrie oder in Rechenzentren. Weiterhin wird diese zur Raumklimatisierung und der elektronischen Datenverarbeitung (EDV) eingesetzt und ist für die Kältebereitstellung in temperatursensitiven Produktionsprozessen notwendig. Die Bereitstellung von Kälte erfolgt über Technologien, welche in ihrer Ausführung und Größe variieren. Grundsätzlich wird bei der Kälteerzeugung jedoch das gleiche Prinzip angewandt: An einer Stelle wird Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau abgeführt. Hier tritt der Kühlungseffekt, meist durch Verdampfung eines Kühlmittels, auf. An anderer Stelle wird die abgeführte Wärme auf einem höheren Temperaturniveau an die Umgebung wieder abgegeben. Um den Prozess aufrecht zu erhalten, muss Arbeit aufgewendet werden. Je nach Kälteanlagentyp wird diese Energie aus elektrischer Energie oder thermisch aus z.B. Abwärme bereitgestellt. Die Effizienz einer Kältemaschine wird über eine Leistungszahl bewertet. Diese gibt das Verhältnis aus energetischem Nutzen zu Aufwand der Kältemaschine an und wird abhängig von der vorliegenden Kältemaschine unterschiedlich definiert.Â
Kompressionskältemaschinen sind elektrisch betriebene Kältemaschinen. Dieser Typ Kältemaschine besitzt den größten Marktanteil und wird am häufigsten in Kälteversorgungssystemen eingesetzt. Ein Kältemittel erfährt dabei nacheinander eine Aggregatzustandsänderung von flüssig zu gasförmig und umgekehrt. Bei der Verdampfung wird vom Kältemittel Verdampfungswärme aus der Umgebung aufgenommen und so der Kühleffekt erzeugt.Â
Ein wesentlicher Unterschied zur Kompressionskälteanlage ist, dass Absorptionskältemaschinen durch Wärme betrieben werden. Die Verdichtung des Kältemittels erfolgt hierbei nicht über einen elektrisch betriebenen Verdichter, sondern thermisch über einen Sorptionsprozess. Absorptionskältemaschinen nutzen hierfür zwei Arbeitsstoffe als Arbeitsstoffpaar. Der Kälteprozess besteht aus zwei ineinander verschalteten Kreisläufen (Kältemittel- und Lösungsmittelkreislauf).
Der Elektrodenkessel dient zur Erzeugung von Warmwasser, Heißwasser oder Dampf mittels direkt auf eingespeistes Wasser einwirkender elektrischer Energie. Der Fluss von elektrischem Strom durch das Wasser erhitzt dieses direkt. Nicht verwendet werden im Elektrodenkessel hingegen Widerstandsheizelemente.
Das Funktionsprinzip einer Power-to-heat-Anlage in der Bauform eines Elektrodenkessels basiert auf der Elektrolyse Wasser mit einer erhöhten Leitfähigkeit wird als ohmscher Widerstand genutzt. Bei einer angelegten Wechselspannung wird das Wasser im direkten Kontakt mit Elektroden überhitzt. Aufgrund der erhöhten Leitfähigkeit wird das erwärmte Wasser zum Beispiel über einen Wärmeübertrager mit einem Sekundärkreislauf (Fernwärmenetz) verbunden. Im Kreislaufsystem wird das nun kalte Wasser erneut dem Kessel zugeführt. Diese Heißwassererzeuger haben einen Wirkungsgrad von 99,9 Prozent.
Mit Hilfe von Power-to-Heat-Anlagen kann bisher ungenutzter Strom aus erneuerbaren Quellen für die Erzeugung grüner Fernwärme verwendet werden. Auf diese Weise kann langfristig auch der Anteil fossiler Energiequellen in der Fernwärmeerzeugung sinken.
Gas- und Ölkessel teils auch Mehrstoffkessel werden vorwiegend in gewerblichen und industriellen Bereichen zur Energieerzeugung (Dampf-/Warm-/Heißwasser) genutzt. Reine fossil befeuerte Heizwerke werden heute nur noch zur Reserve- und Spitzenlastabdeckung eingesetzt. Als Brennstoffe für Heizwerke dient im Wesentlichen Erdgas und Heizöl. Öl- und Gasheizungen zählen ebenfalls zu den klassischen Heizsystemen, welche mit fossilen Brennstoffen arbeiten. Hier werden diese Brennstoffe noch im Bestand genutzt, werden jedoch von den erneuerbaren Energien zunehmend ersetzt.
Die Funktionsweise eines BHKW beruht auf dem Einsatz eines Verbrennungsmotors gekoppelt mit einem Synchrongenerator und eine Wärmetauscher. Die bei der Verbrennung entstandene Abwärme wird zurückgewonnen und zur Heizung und Warmwasserbereitung genutzt. Der erzeugte Strom kann zur Deckung des Stromenergiebedarfes genutzt werden.
Während konventionelle Stromerzeuger nur etwa 40 Prozent der im Brennstoff gespeicherten Energie nutzen können, erreichen BHKW Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent. Durch die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung können sie also fast die ganze im Brennstoff gespeicherte Energie verwerten.
Eine Gasturbine ist eine Turbine, die von einem heißen Gas angetrieben wird. Es handelt sich in aller Regel um Verbrennungsgase, entstehend aus einem Gemisch von Bio- oder Erdgas und Luft. Die Gasturbine dient bei einem Gas- und Dampfkraftwerk als Wärmequelle. In einem im Rauchgasstrom nachgeschalteten Abhitzekessel, ausgeführt als Dampfkessel, wird Hochdruckdampf erzeugt und dieser dient somit dann zur Stromerzeugung in einer Dampfturbine. Bei diesem Kreisprozess können elektrische Wirkungsgrade von bis zu 60 % erreicht werden.
Abfallverbrennung – auch Müllverbrennung, thermische Abfallbehandlung oder -verwertung genannt – ist die Verbrennung der atmosphärisch brennbaren Anteile von Abfall, um diesen unter Nutzung der enthaltenen Energie zu entsorgen oder zu verwerten. Die dabei zurückbleibenden Reststoffe können zur weiteren Verwertung genutzt oder der Deponierung zugeführt werden.
Die bei der Verbrennung des Abfalls entstehende Wärme wird in dem nachgeschalteten Prozess genutzt, um in der Kesselanlage Dampf zu erzeugen. Dieser Dampf kann in einem Dampfturbogenerator entspannt werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Außerdem besteht die Möglichkeit diesen zum Heizen von Fernwärmenetzen oder als Prozesswärme in Produktionsprozessen zu nutzen.
Im Wesentlichen bestehen Abfallverbrennungsanlagen aus einem Brennstofflager, einer Verbrennungsanlage und einer mehrstufigen Rauchgasreinigungsanlage sowie diversen Nebeneinrichtungen. In allen Anlagenteilen spielen ökologische Aspekte eine zentrale Rolle. Die vergleichsweise strengen Emissionsgrenzwerte sind durch geeignete Maßnahmen sicher zu unterschreiten, weshalb eine dem Anwendungsfall angepasste apparative und verfahrenstechnische Auslegung der Anlage erfolgen muss. Die BREF Dokumente (Best Available Technique Referenz Documents) sind bei der Auslegung von Abfallverbrennungsanlagen umzusetzen.
Als Siedlungsabfall bezeichnet man Abfälle aus privaten Haushalten und vergleichbaren Einrichtungen sowie hausmüllähnliche Abfälle aus Gewerbe und Industrie. Ferner gehören zu den Siedlungsabfällen auch Sperrmüll, Marktabfälle, Straßenkehricht, Bioabfälle sowie getrennt erfasste Wertstoffe wie Glas und Papier. Auch Fäkalien und Klärschlämme gehören dazu.
Nach Möglichkeit sollen diese Abfälle recycelt werden, wie dies im Fall von Glas, Papier und biologischen Abfällen gängige Praxis ist. Der wesentliche Restanteil wird im Allgemeinen der thermischen Verwertung zugeführt und in Abfallverbrennungsanlagen als Brennstoff eingesetzt.
Ersatzbrennstoffe (EBS) bzw. Sekundärbrennstoffe (SBS) sind Brennstoffe, welche aus Abfällen hergestellt werden. Die zur Herstellung von Ersatzbrennstoff verwendeten Abfälle stammen aus Haushalten, Industrie oder Gewerbe. Die Anforderungen an den Brennstoff in Bezug auf den Heizwert und den Schadstoffanteil bestimmen die Aufbereitungstiefe und haben so maßgeblichen Einfluss auf die Brennstoffqualität. Bedeutende Brennstoffparameter sind, neben den emissionsrelevanten Parametern und dem Heizwert, der Chlorgehalt und der Ascheanteil.
Häufig werden die hochkalorischen Fraktionen aus Siedlungs-, Industrie- und Gewerbeabfällen extrahiert. In der Regel erfolgen dazu zunächst eine Vorsortierung und eine Grobzerkleinerung. Anschließend werden diese Abfälle mit unterschiedlichen Verfahren sortiert und von Eisen sowie Nichteisenmetallen befreit.
EBS kann in der sogenannten Mitverbrennung zusammen mit konventionellen Brennstoffen, in Müllverbrennungsanlagen oder als alleiniger Brennstoff in EBS-Kraftwerken thermisch verwertet werden.
Organic-Rankine-Cycle-Anlagen (ORC) funktionieren ähnlich wie Biomasse-Dampfkraftwerke, nutzen jedoch kein Wasser, sondern ein organisches Arbeitsfluid. Grund dafür sind niedrigere Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Mithilfe von ORC-Anlagen kann das Potenzial eines niedrigen Temperaturniveaus jedoch erschlossen werden. Das organische Arbeitsfluid wird mit Hilfe von Thermalöl (Wärmeüberträger) erhitzt und verdampft. Während der Expansion treibt es eine Turbine an und erzeugt elektrische Energie. Die entstandene Wärme wird als Fernwärme genutzt. Im Bereich der Geothermie wird als Arbeitsfluid z.B. Isobutan eingesetzt.
Rauchgaskondensationsanlagen dienen der Wärmerückgewinnung aus den Abgasen und erhöhen dadurch den Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Die durch thermische Verbrennungsprozesse erzeugte und in den Rauchgasen enthaltene Restwärme wird durch Kondensation dem Abgas weitestgehend entzogen. Je nachdem, wie die Anlagen in Bezug auf die Wärmerückgewinnung konzipiert und ausgelegt werden, ist es möglich, die Rauchgase bis unter die Taupunktgrenzen herunter zu kühlen. Diese Art der Energierückgewinnung kann effizienzsteigernd zum Beispiel in Heizungsnetzen, als Prozesswärme und/oder für Trocknungsprozesse genutzt werden.
Die Behandlung des Rauchgases zur Reduzierung von Schadstoffen ist ein wesentlicher Baustein in Bezug auf die Errichtung, die Genehmigung und den Betrieb von Feuerungsanlagen. Ziel ist es, in jedem Falle, die Verringerung der Umweltbelastung durch die Umsetzung geeigneter apparativer und verfahrenstechnischer Maßnahmen.
In Abhängigkeit der eingesetzten Brennstoffe und der Feuerungswärmeleistung werden Grenzwerte gesetzlich vorgeschrieben. Staub, Kohlenmonoxid, Stickoxide, Chlorwasserstoffe, Fluorwasserstoffe, Schwefeloxide und Schwermetallverbindungen gehören zu den Schadstoffen, die häufig im Rauchgasstrom zu reduzieren sind, um die entstehenden Emissionen entsprechend zu mindern.
Entstaubungsanlagen dienen der Abscheidung von feinverteilten, festen Fremdbestandteilen aus dem Rauchgas. Zu den am häufigsten zum Einsatz kommenden Apparaten gehören filternde Abscheider, elektrostatische Abscheider und Massenkraftabscheider. Der Einsatz von unterschiedlichen Abscheidern hängt von der Zusammensetzung der Stäube, deren Konzentration, den Platzverhältnissen und der Dimensionierung der Anlage ab.
Häufig werden Fliehkraftabscheider eingesetzt, um die groben Fraktionen des aus dem Kessel austretenden Staubes und insbesondere glühende Aschepartikel aus dem Rauchgas abzuscheiden. Diesem Massenkraftabscheider kann entweder ein Gewebefilter (auch Schlauchfilter) oder ein Elek-trofilter nachgeschaltet werden, um die Staubfracht im Rauchgas weiter zu reduzieren und so den Emissionsgrenzwert einzuhalten. Die Verwendung eines Elektrofilters setzt nicht zwangsläufig voraus, dass ein Massenkraftabscheider vorgeschaltet wird.
Ein geeignetes Konzept ist es, für jede Anlage individuell auszuarbeiten und den Gegebenheiten anzupassen.
Zur Minderung der Emission von Stickoxiden stehen grundsätzlich folgende Verfahren zur Verfügung:
Die Verfahren beruhen auf der Einspritzung von Ammoniak, Harnstoff oder anderen Chemikalien, die mit den NOX im Rauchgas reagieren und diese zu molekularem Stickstoff reduzieren. Typischerweise werden in industriellen Anwendungen wässrige Lösungen von Ammoniak oder von Harnstoff – in seltenen Fällen auch gasförmiges Ammoniak – als Reduktionsmittel eingesetzt.
Verfahren zur Rauchgasreinigung stellen eine Kombination aus Chemisorption der sauren Schadgase d. h. der chemischen Bindung freier Säuren wie Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff und Schwefeldioxid an Additiven – sogenannten Sorbentien – und deren nachfolgender Abscheidung dar. Diese Verfahren lassen sich in drei Klassen unterteilen:
Nasse Verfahren werden traditionell vor allem in Großkraftwerken eingesetzt, da sich die Emissionsgrenzwerte sicher einhalten lassen und gleichzeitig das eingesetzte Additiv annähernd stöchiometrisch umgesetzt wird.
Aufgrund des erheblichen apparativen und finanziellen Aufwands der nassen Verfahren wurden für kleinere Rauchgasströme abwasserfreie – d. h. quasi-trockene und trockene – Verfahren entwickelt. Die trockenen Verfahren zeichnen sich insbesondere durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau und ihre kompakte Bauweise aus.
Dem Einzelfall entsprechend ist die apparative und verfahrenstechnische Ausführung der Rauchgasreinigung auszuarbeiten. Wesentlich wird dies von der Anlagengröße, der Schadstofffracht des Brennstoffs und den einzuhaltenden Emissionsgrenzwerten beeinflusst.
| 1 | Wind energy | → | Power generation |
| 2 | Solar power | ||
| Photovoltaics | → | Power generation | |
| Solar thermal | → | Heat production | |
| 3 | Biomass | → | Heat production Power generation Biogas Biofuels |
| 4 | Hydropower | → | Power generation |
| 5 | Geothermal energy | → | Power generation Heat production |
Photovoltaic systems, also called PV systems, convert sunlight directly into electrical energy. For energy conversion, the photoelectric effect of solar cells is used, which are connected to so-called solar modules. The generated electricity can be used directly or stored in accumulators (battery storage). In the case of grid-connected photovoltaic systems, the solar power can be fed into the public grid or used by the customer. The feed-in tariff into the public grid is regulated by the EEG (Renewable Energy Sources Act).
Solar thermal energy converts solar radiation into heat. Solar thermal is a well-developed, reliable technology to use solar energy to generate heat. Especially in Central Europe, it represents a quite excellent opportunity to use solar energy. The advantage of using solar thermal energy is the application of proven and efficient technology. In conjunction with a boiler with heat storage, it is ensured that heat is available throughout the day. In residential buildings, this technology is used to provide heat for domestic hot water and for backup heating.
Compared to fossil fuels such as coal and petroleum, the combustion of biomass has the advantage of constant availability (renewable) on the one hand, and carbon dioxide neutrality on the other. This is because in the industrialized countries, the burning of fossil fuels releases quantities of carbon dioxide (CO2) in just a few decades that have been globally bound for millions of years. A plant, on the other hand, releases exactly the same amount of CO2 during combustion that it previously bound in its life. By the way, rotting emits the same amount of CO2. Carbon dioxide is largely responsible for the global greenhouse effect.
Renewable energies covered more than 16.2 % of the energy demand for heating and cooling in Germany in 2021. At 86 %, heat from solid biomass accounted for the largest share. Geothermal energy covers 9.8 %.
(Source: BMWI – Erneuerbare Energien in Zahlen)
Both types of plants use biomass, i.e. organic, plant-based renewable raw materials, to generate energy. Unlike biogas plants, however, this is not used to produce biogas. The fuel wood plays a supporting role, because usually the following fuels are used:
In biomass heating plants, the generated heat is usually transferred from the boiler in the form of warm or hot water. This technology is often used in local heating networks in combination with other renewable energies. In particular, together with heat pumps and / or solar thermal systems. Photovoltaic systems are also used to cover electricity requirements.
The steam power process is the most widespread among combined heat and power plants. The biomass which is burned during the use of a steam boiler produces flue gas. Afterwards this heats the water in special coils that serve as evaporator surfaces and superheaters. The resulting steam is used to drive a turbine, which in turn generates electricity. In most cases, the electricity is then used directly or fed into the power grid. The heat can be used as district, local or process heat. Gases which are produced during the combustion process are filtered and emitted afterwards.
Organic Rankine Cycle (ORC) plants operate similarly to biomass steam power plants, but use an organic working fluid rather than water. The reason for this is lower temperature gradients between heat source and heat sink. However, with the help of ORC plants, the potential of a low temperature level can be tapped. The organic working fluid is heated and evaporated with the aid of thermal oil (heat exchanger). During expansion, it drives a turbine and generates electrical energy. The resulting heat is used as district heating. In the field of geothermal energy, isobutane is used as a working fluid, for example.
Geothermal energy is divided into near-surface and far-surface (deep) geothermal energy.
Near-surface geothermal energy (up to a depth of approx. 400 m) requires a temperature increase by means of a heat pump due to the relatively low temperature. As an alternative to this technology, air or surface water are also used via heat generation by means of heat pumps. These belong to the so-called environmental heat.
(Source: UBA-Geothermie)
When using geothermal energy from deep geology, the brine water is either used directly to operate a heating network. Alternatively, if the temperature is high enough, the “brine” can be used to generate electricity. Here, the heat of the “brine” is transferred via heat exchangers to a working fluid, which evaporates. Subsequently, the ORC technology is used.
For further heat recovery from the flue gases during the combustion of solid biomasses, it is possible, in addition to the use of an economizer, to recover corresponding thermal power with the aid of flue gas condensation and to feed it to a heat sink. In conjunction with the water content of the fuel, which is transferred to the flue gas, and any combustion air humidification that may be used, it is possible to extract thermal energy from the flue gas even below its dew point. If low-temperature sinks below the dew point of the flue gas are present, additional energy can be generated by means of flue gas condensation.
In addition, the latent energy can be used, which depends on the water content of the fuel. This energy is released by means of a heat exchanger. The heat recovery thus reduces the flue gas loss of the boiler system and increases the system efficiency. Heat recovery can be achieved by indirect flue gas condensation using an absorption or compression heat pump as well as with direct flue gas condensation. The low-temperature heat obtained in this way can be raised to a higher temperature level by means of absorption heat pumps.
The capacity of the flue gas condenser depends on the load of the boiler, the water content of the fuel, degree of contamination of the boiler, humidity of the combustion air and the return temperature of the hot water. Since the flue gas is still saturated with 100% moisture after condensation, a dehumidification system may be required to reduce the relative humidity of the flue gas so that there are no longer any visible vapors at the stack outlet.
Refrigeration technology is essential for ensuring the function and safety of numerous processes, for example for maintaining cold chains in the food industry or in data centers. Furthermore, this is used for room air conditioning and electronic data processing (EDP) and is necessary for the provision of cooling in temperature-sensitive production processes. Refrigeration is provided by technologies that vary in design and size. Basically, however, the same principle is used for cold generation: Heat is dissipated at a low temperature level at one point. This is where the cooling effect occurs, usually by evaporation of a coolant. Elsewhere, the dissipated heat is released back into the environment at a higher temperature level. To maintain the process, work must be expended. Depending on the type of refrigeration system, this energy is provided from electrical energy or thermally from e.g. waste heat. The efficiency of a chiller is evaluated by a coefficient of performance. This indicates the ratio of the energy benefit to the cost of the chiller and is defined differently depending on the chiller in question.
Compression chillers are electrically driven chillers. This type of chiller has the largest market share and is most often used in refrigeration supply systems. A refrigerant undergoes an aggregate state change from liquid to gaseous and vice versa one after the other. During evaporation, the refrigerant absorbs heat of vaporization from the environment, thus creating the cooling effect.
An essential difference to the compression chiller is that absorption chillers are driven by heat. The refrigerant is not compressed by an electrically driven compressor, but thermally by a sorption process. Absorption chillers use two working fluids as a working fluid pair for this purpose. The refrigeration process consists of two interconnected circuits (refrigerant and solvent circuit.
The electrode boiler is used to produce hot water, hot water or steam by means of electrical energy acting directly on injected water. The flow of electric current through the water heats it directly. Resistance heating elements, on the other hand, are not used in the electrode boiler.
The operating principle of a power-to-heat plant in the form of an electrode boiler is based on electrolysis Water with an increased conductivity is used as an ohmic resistance. When an AC voltage is applied, the water is superheated in direct contact with electrodes. Due to the increased conductivity, the heated water is connected to a secondary circuit (district heating network), for example, via a heat exchanger. In the circulation system, the now cold water is again fed to the boiler. These hot water generators have an efficiency of 99.9 percent.
With the help of power-to-heat plants, previously unused electricity from renewable sources can be used to generate green district heating. In this way, the share of fossil energy sources in district heating generation can also decrease in the long term.
Gas and oil boilers, in some cases also multi-fuel boilers, are mainly used in commercial and industrial areas for energy generation (steam/hot water). Today, pure fossil-fired heating plants are only used for reserve and peak load coverage. The main fuels used in heating plants are natural gas and fuel oil. Oil and gas heating systems are also among the classic heating systems that work with fossil fuels. Here, these fuels are still used in stock, but are increasingly being replaced by renewables.
The operation of a CHP is based on the use of an internal combustion engine coupled with a synchronous generator and a heat exchanger. The waste heat generated during combustion is recovered and used for heating and hot water. The generated electricity can be used to meet electricity energy needs.
While conventional power generators can only use about 40 percent of the energy stored in the fuel, CHP units achieve efficiencies of up to 90 percent. Combined power and heat generation therefore allows them to utilize almost all the energy stored in the fuel.
A gas turbine is a turbine driven by a hot gas. As a rule, these are combustiongases produced from a mixture of biogas or natural gas and air. The gas turbine serves as the heat source in a combined cycle power plant. High-pressure steam is generated in a downstream waste heat boiler in the flue gas stream, which is designed as a steam boiler, and this steam is then used to generate electricity in a steam turbine. Electrical efficiencies of up to 60 % can be achieved with this cycle.
Waste incineration – also called refuse incineration, thermal waste treatment or recycling – is the burning of the atmospherically combustible fractions of waste in order to dispose of or recycle it using the energy it contains. The residual materials left behind can be used for further recycling or sent to landfill.
The heat generated during the incineration of the waste is used in the downstream process to produce steam in the boiler plant. This steam can be expanded in a steam turbogenerator to produce electrical energy. It can also be used for heating district heating networks or as process heat in production processes.
Essentially, waste incineration plants consist of a fuel storage facility, an incineration plant and a multi-stage flue gas cleaning system, as well as various ancillary facilities. Ecological aspects play a central role in all parts of the plant. The comparatively strict emission limits can be safely undercut by suitable measures, which is why the equipment and process design of the plant must be adapted to the application. The BREF documents (Best Available Technique Reference Documents) are to be implemented in the design of waste incineration plants.
Municipal waste is waste from private households and comparable establishments as well as waste similar to household waste from commerce and industry. Furthermore, municipal waste also includes bulky waste, market waste, street sweepings, biowaste, and separately collected recyclables such as glass and paper. It also includes fecal matter and sewage sludge.
f possible, this waste should be recycled, as is common practice in the case of glass, paper and biological waste. The major residual portion is generally sent for thermal recycling and used as fuel in waste incineration plants.
Substitute fuels (SRF) or secondary fuels (SRF) are fuels that are produced from waste. The waste used to produce refuse-derived fuel comes from households, industry or commerce. The fuel requirements in terms of calorific value and pollutant content determine the preparation depth and thus have a significant influence on fuel quality. In addition to the emission-relevant parameters and the calorific value, important fuel parameters are the chlorine content and the ash content.
Often the high calorific fractions are extracted from municipal, industrial and commercial wastes. As a rule, this is done first by pre-sorting and coarse crushing. This waste is then sorted using various processes and ferrous and non-ferrous metals are removed.
RDF can be thermally utilized in so-called co-incineration together with conventional fuels, in waste incineration plants or as the sole fuel in RDF power plants.
Organic Rankine Cycle (ORC) systems function similarly to biomass steam power plants but do not use water; instead, they employ an organic working fluid. This is due to lower temperature differentials between the heat source and heat sink. However, ORC systems enable the use of low-temperature resources. The organic working fluid is heated and vaporized using thermal oil (heat transfer fluid). During expansion, it drives a turbine and generates electrical energy. The resulting heat is used as district heating. In the field of geothermal energy, isobutane is used as a working fluid, for example.
Flue gas condensation systems are used for heat recovery from exhaust gases, thereby increasing the overall efficiency of the plant. The residual heat generated by thermal combustion processes and contained in the flue gases is largely extracted through condensation. Depending on how the systems are designed and configured for heat recovery, it is possible to cool the flue gases below their dew point. This type of energy recovery can be used to improve efficiency, for example, in heating networks, process heat applications, and/or drying processes.
By using electric heat pumps, it is possible to use environmental heat sources at a low thermal level and raise them to an energetically higher temperature level with the help of electricity. In this way, heat can be generated in a ratio of approx. 4:1 (environmental energy: electrical energy). Generally, different environmental heat sources (soil, water, air) or waste heat sources (commercial, wastewater) are available. Heat sources that have consistent temperatures throughout the year at the highest possible temperature level are advantageous. The heat output of a heat pump is increased by the electrical energy used in addition to the usable environmental heat, as this is converted into heat.
The treatment of flue gas to reduce pollutants is an essential component in relation to the construction, approval and operation of combustion plants. The aim is, in any case, to reduce the environmental impact by implementing suitable equipment and process engineering measures.
Depending on the fuels used and the combustion heat output, limit values are prescribed by law. Dust, carbon monoxide, nitrogen oxides, hydrogen chlorides, hydrogen fluorides, sulfur oxides, and heavy metal compounds are among the pollutants that often need to be reduced in the flue gas stream to appropriately mitigate the resulting emissions.
Dedusting systems are used to separate finely dispersed solid contaminants from the flue gas. The most commonly used devices for this purpose include filtering separators, electrostatic precipitators, and inertial separators. The choice of different separators depends on the composition of the dust, its concentration, the space available, and the design of the system.
In many cases, centrifugal separators are employed to remove the coarse fractions of the dust exiting the boiler, as well as glowing ash particles from the flue gas. This inertial separator can be followed by either a fabric filter (also known as a bag filter) or an electrostatic precipitator to further reduce the dust load in the flue gas and comply with emission limits. The use of an electrostatic precipitator does not necessarily require a preceding inertial separator.
A suitable concept is to develop an individualized design for each system, tailored to its specific conditions.
To reduce the emission of nitrogen oxides (NOx), the following methods are generally available:
These techniques involve the injection of ammonia, urea, or other chemicals that react with NOx in the flue gas and convert them into molecular nitrogen. In industrial applications, aqueous solutions of ammonia or urea are typically used as reducing agents, although gaseous ammonia is occasionally employed in rare cases.
Flue gas cleaning processes involve a combination of chemisorption of acidic pollutants, i.e., the chemical binding of free acids such as hydrogen chloride, hydrogen fluoride, and sulfur dioxide, to additives known as sorbents, followed by their subsequent removal. These processes can be divided into three classes:
Wet processes are traditionally used primarily in large power plants because they can reliably meet emission limits while achieving near-stoichiometric conversion of the additive.
Due to the significant equipment and financial requirements of wet processes, wastewater-free, i.e., quasi-dry and dry, processes have been developed for smaller flue gas streams. Dry processes are particularly characterized by their relatively simple design and compact construction.
The specific design and engineering of flue gas cleaning systems need to be tailored to each individual case. This is significantly influenced by factors such as the size of the plant, the pollutant load of the fuel, and the required emission limits to be met.
Rohrleitungsgebundene Netze können die benötigten Medien aus Abwärme, erneuerbaren oder fossilen Energiequellen vom Standort der Wärmegestehung hin zu den Verbrauchern transportieren. Hierbei kann es sich um Fern-, Nah- oder betriebsinterne Netze handeln.
Das Leistungsspektrum, welches von der SEEGER ENGINEERING angeboten wird ist:
Die Rohrleitungsplanung erfolgt unter Berücksichtigung der Anforderungen aus den technischen Regelwerken für die verschiedensten Medien wie: Warmwasser, Heißwasser, Sattdampf, Heißdampf, Thermoöl, Wasser-Glykol, Frischwasser, Deionat, Kondensat, Druckluft).
Es gibt eine Reihe von vielversprechenden Netztypen, die in Deutschland bisher nur selten und in kleinem Maßstab oder auch gar nicht vertreten sind. Für die meisten dieser Netztypen gibt es aber bereits erfolgreiche Beispiele in anderen europäischen Ländern. Aus energiewirtschaftlicher Sicht sollten neben den bereits etablierten, meist auf Hoch- und Niederdruckheißwasser basierenden Netzkonzepte zukünftig verstärkt innovative Konzepte zur Umsetzung angewendet werden.
Solarthermiefreiflächenanlagen und saisonale Großwärmespeicher, Netze mit hohen Geothermie- und Abwärmeanteilen, Netze mit Großwärmepumpen – unter besonderer Berücksichtigung der Stromsystemdienlichkeit – und kalte Nahwärme, auch in Kombination mit weiteren stromnetzdienlichen Aspekten und endkundenseitigen Maßnahmen.
Folgende Netztypen werden hinsichtlich der Temperaturen und Medien unterschieden:
| Netztyp | Medium | Überdruck [bar] | Temperatur [°C] |
| Dampfnetze | Dampf | 0,1 – 100 | Sattdampf – 520 |
| Hochdruckheißwasser | Wasser | 6 – 20 | 120 – 180 |
| Niederdruckheißwasser | Wasser | 4 – 6 | 70 – 120 |
| Warmwasser | Wasser | 4 – 10 | < 100 |
| Kalte Netze | Wasser | 4 – 10 | < 30 |
| Kältenetze | Wasser | 2 – 5 | < 12 |
| Thermoöl | Öl | 2 – 25 | 180 – 250 |
Die Warmwasser- und Heißwassernetze arbeiten bei Heißwasser in einem Temperaturfenster von 110 – 190 °C bei Warmwasser bis zu einer max. Temperatur von 110°C als Wärmeträger. Die Temperature 110°C beziehen sich nach deutschem Recht auf die Einstellung des Sicherheitstemperaturbegrenzers (STB). Warmwasserkessel bis 100°C unterliegen dem Baurecht, während für Heißwasserkessel über 110°C das Gewerberecht – hier ist die Betriebssicherheitsverordnung maßgeblich – zuständig ist. Das in den Kesseln erwärmte Wasser wird durch Rohrleitungen den Heizkörpern zugeführt, kühlt sich durch Wärmeabgabe ab und kehrt wieder zu den Kesseln zurück, wo der Kreislauf von neuem beginnt.
Die Warmwasserheizung hat unter allen Zentralheizungssystemen in Deutschland die weiteste Anwendung gefunden, fast ausschließlich als geschlossene Pumpenwarmwasserheizung im Zweirohrsystem. Schwerkraftheizungen oder offene Heizungen sowie Einrohrleitungen findet man praktisch nur noch im Bestand.
Heißwasser-Fernwärmeversorgung mit Dampf mit Temperaturen >120°C stellt eine Alternative zur Wärme-Versorgung dar. Die Vorzüge der Heißwasserversorgung gegenüber der Dampf-Versorgung sind jedoch erheblich.
Warmwasser ist in Wassererwärmern bis auf max. etwa 90 °C erwärmbares Trinkwasser. Es wird in der modernen Wirtschaft in großem Umfang gebraucht. Der Haushalt benötigt verhältnismäßig kleine Mengen zur Bereitung von Speisen und Getränken, zum Waschen, Reinigen und zum Baden. Gaststätten, Hotels, Betriebsküchen und Krankenhäuser verbrauchen wesentlich größere Mengen zum gleichen Zweck. In noch größerem Umfang wird es schließlich in gewerblichen und industriellen Betrieben wie Wäschereien, Färbereien, Schlächtereien, Badeanstalten, Hütten und Bergbaubetrieben verlangt.
In Zukunft werden verstärkt Netze mit niedrigen Temperaturniveaus von 8…30 °C zum Einsatz kommen. Hierüber ist das Heizen (über Wärmepumpen) sowie auch das Kühlen möglich. Aufgrund der niedrigen Temperaturen ergeben sich gegenüber herkömmlichen Netzen deutlich niedrigere Wärmeverluste beim Transport, aufgrund der meist geringeren Spreizung sind jedoch oft relativ große Rohrleitungsquerschnitte erforderlich. Die zukünftige Bedeutung solcher Netze ergibt sich insbesondere vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung (siehe hierzu auch „Wärmespeicher“).
Im Sprachgebrauch hört man die Begriffe nassen Dampf, feuchten Dampf, frischen Dampf oder heißen Dampf. Nachfolgend sollen die drei wesentlichen Dampf-Sorten, welche öfter verwendet werden, erläutert werden.
Wird Wasser erwärmt, entsteht Wasserdampf. Diesen Wasserdampf nennen wir Sattdampf. Es besteht eine Abhängigkeit zwischen Druck und Temperatur. Kennt man die Temperatur, kann man den Druck ermitteln und kennt man den Druck, so ist auch die Temperatur bekannt. In dem Mollier Diagramm ist diese Abhängigkeit dargestellt. Im Sattdampf befinden sich immer noch Wassertröpfchen. Es ist also noch ein bestimmter Prozentsatz von Feuchtigkeit vorhanden. Der Prozentsatz der beinhalteten Feuchtigkeit ist ein Unterscheidungskriterium zu einer anderen Dampfsorte dem Heißdampf.
Wird Sattdampf erhitzt, nimmt die Feuchtigkeit ab. Die noch vorhandenen Wassertröpfchen werden kleiner und gehen auch in die Dampfphase über. Bei Temperaturen ab 10-20°C über Sattdampftemperatur spricht man schon von einer Überhitzung. Dampf mit einer Temperatur von 5°C bis 10°C über Sattdampftemperatur ist bei technischen Anwendungen üblich. Auf Grund des schlechteren Wärmeübergangs ist Heißdampf das bessere Medium für den Wärmetransport. Auf Grund des guten Wärmeüberganges ist Sattdampf das bessere Medium zur Wärmeübertragung.
Dieser Dampf entsteht aus Kondensat hinter Druckreduzierungen. Diese Dampfmenge wird auch oft als Brüdendampf bezeichnet.
Kühlt Sattdampf oder Heißdampf ab, entsteht Kondensat. Kondensat ist grundsätzlich flüssig und hat die Eigenschaften von heißem Wasser. Je nach Druck, kann Kondensat bei einer Nachverdampfung auch zum Beheizen verwendet. Dampf entsteht bereits bei geringen Druckdifferenzen von allein. Kondensat fällt im Dampfkreislauf kontinuierlich an und wird in Tanks gesammelt. Zum Fördern von Kondensat werden Kondensatpumpen eingesetzt.
Wärmeträgeranlagen finden in vielen produzierenden Branchen Anwendung. Aufgrund ihres Arbeitsmediums (des sogenannten „Wärmeträgermediums“, allgemein auch „Wärmeträgeröl“, „Thermalöl“ oder „Thermoöl“ genannt) werden diese Anlagen vielfach auch als „Thermalölanlagen“ oder „Thermoöl-Heizanlagen“ bezeichnet.
Wärmeträgeranlagen zeichnen sich im Gegensatz zu Heißwasser- oder Dampfanlagen – zeichnen insbesondere dadurch aus, dass sie Prozesswärme in einem sehr weiten Temperaturbereich nahezu drucklos bereitgestellt wird. So ist für die Standard-Anwendung bis zu einer maximalen Vorlauftemperatur von 300 °C eine Auslegung nach PN 16 ausreichend, bis 350 °C erfolgt diese nach PN 25 und bis 400 °C nach PN 40.
Dabei ist hervorzuheben, dass mit einem geeigneten „Thermoöl“ eine Temperatur von 350 °C quasi drucklos erreicht werden kann. Es ist lediglich der durch die Umwälzpumpe hervorgerufene Druck zu berücksichtigen.
Die Anforderungen an Wärmeträgeröle sind weit gefächert und hängen vor allem von der jeweiligen Anwendung ab. Wichtig ist eine gute thermische Stabilität und niedrige Viskosität, ein möglichst hoher Flammpunkt sowie gute Wärmeübertragungseigenschaften. Daneben sollte der Wärmeträger nicht korrosiv oder toxisch sein, eine niedrige Feuergefährlichkeit aufweisen und gut zu entsorgen sein.
Wärmespeicher sind insbesondere an Standorten mit starken Bedarfsschwankungen sinnvoll um die zu installierende Erzeugungskapazität (z. B. von Kesselanlagen) zu reduzieren indem Spitzen über Wärmespeicher gedeckt werden. Das Speichern von Wärme hat eine immer stärkere Bedeutung gewonnen, da vor dem Hintergrund des Ausbaus der Erneuerbaren Energien im Stromnetz die Unterschiede zwischen Erzeugungskapazität und Strombedarf stärker schwanken als bisher. Vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung von Wärme und Strom können z. B. KWK-Anlagen flexibilisiert und Nahwärmenetze hinsichtlich der Betriebsweise der Erzeugereinheiten optimiert werden.
Ein Dampfspeicher dient der Speicherung von Dampf, sodass dieser im Bedarfsfall schnell bereitgestellt werden kann und bei Überschussproduktion nicht verworfen werden muss. Dadurch ist es möglich einen stark fluktuierenden Dampfbedarf mit einer Biomasse-Kesselanlage zu decken, deren vergleichsweise langsame Laständerungsgeschwindigkeit durch einen Dampfspeicher kompensiert wird.
Prinzipiell kann Dampf entweder dampfförmig oder flüssig gespeichert werden. Die Speicherung von Dampf in der Gasphase wird, wegen des großen benötigten Speichervolumens, sehr selten eingesetzt. In der Regel wird der Dampf bzw. die Dampfenergie auf Wasser übertragen und so gespeichert.
Im Regelbetrieb erzeugt ein Dampferzeuger eine nach Möglichkeit konstante Dampfmenge. Nimmt der Dampfbedarf dann schlagartig ab, wird der überschüssig erzeugte Dampf in einen teilweise mit Wasser gefüllten Behälter geleitet. Die Temperatur des Wassers und der Druck im geschlossenen Behälter steigen dadurch an.
Überschreitet der Dampfbedarf die Produktionskapazität des Dampferzeugers, wird der Dampfspeicher entladen. Der Druck im Behälter wird durch die Öffnung des Austrittsregelventils reduziert, sodass, das heiße Wasser im Behälter verdampft und an das Dampfnetz abgegeben werden kann. Aufgrund der Druckschwankungen zwischen Be- und Entladung des Speichers wird dieser auch als Druckabfall-Dampfspeicher bezeichnet.
| Network type | Medium | Overpressure [bar] | Temperature [oC] |
| Steam networks | Steam | 0,1 – 100 | Saturated steam – 520 |
| Hot water high pressure | Water | 6 – 20 | 120 – 180 |
| Low hot water pressure | Water | 4 – 6 | 70 – 120 |
| Warm water | Water | 4 – 10 | < 100 |
| Cold nets | Water | 4 – 10 | < 30 |
| Cooling network | Water | 2 – 5 | < 12 |
| Thermal oil | Oil | 2 – 25 | 180 – 250 |
The hot water and warm water networks operate with hot water within a temperature range of 110 – 190 °C, and for warm water, up to a maximum temperature of 110 °C as the heat carrier. The temperature of 110 °C is based on German regulations and refers to the setting of the safety temperature limiter (STB). Warm water boilers up to 100°C fall under building regulations, while for hot water boilers above 110°C, commercial regulations – specifically the Operating Safety Ordinance – are applicable. The water heated in the boilers is conveyed to the radiators through pipelines, cools down by releasing heat, and returns to the boilers where the cycle begins anew.
Among all central heating systems in Germany, the warm water heating system has found the widest application, almost exclusively as a closed-circuit pumped warm water heating system in a two-pipe configuration. Gravity-fed or open heating systems, as well as single-pipe systems, are practically only found in existing installations.
Hot water district heating using steam with temperatures >120 °C presents an alternative for heat supply. However, the advantages of hot water supply compared to steam supply are considerable.
Warm water is drinkable water that can be heated up to a maximum temperature of around 90 °C. It is extensively used in modern industry. Households require relatively small amounts for food and beverage preparation, washing, cleaning, and bathing. Restaurants, hotels, commercial kitchens, and hospitals consume significantly larger quantities for the same purposes. It is further demanded on a larger scale by commercial and industrial operations such as laundries, dyeing plants, slaughterhouses, bathing facilities, foundries, and mining companies.
In the future, networks with low temperature levels ranging from 8…30 °C will be increasingly used. These networks allow for both heating (via heat pumps) and cooling. Due to the low temperatures, they result in significantly lower heat losses during transport compared to conventional networks. However, due to the usually smaller temperature difference, relatively large pipe cross-sections are often required. The future significance of such networks arises particularly in the context of sector coupling (see also “thermal storage”).
In common usage, we hear terms such as wet steam, moist steam, saturated steam, or superheated steam. The following will explain the three main types of steam that are frequently used.
When water is heated, it turns into water vapor, which we call saturated steam. There is a relationship between pressure and temperature. If we know the temperature, we can determine the pressure, and if we know the pressure, we can determine the temperature. There is a relationship between pressure and temperature. If we know the temperature, we can determine the pressure, and if we know the pressure, we can determine the temperature. This relationship is shown in the Mollier diagram. Saturated steam still contains water droplets. Therefore, a certain percentage of moisture is still present. The percentage of moisture is a distinguishing factor from another type of steam called superheated steam.
When saturated steam is further heated, its moisture content decreases. The remaining water droplets become smaller and transition into the vapor phase. An overheating is considered to occur at temperatures 10-20°C above the saturated steam temperature. Steam with a temperature 5°C to 10°C above the saturated steam temperature is common in technical applications. Due to poorer heat transfer, superheated steam is a better medium for heat transport. Due to better heat transfer, saturated steam is a better medium for heat transfer.
This steam is generated from condensate after pressure reductions. This steam quantity is often referred to as flash steam.
When saturated steam or superheated steam is cooled, condensate is formed. Condensate is fundamentally liquid and possesses the characteristics of hot water. Depending on the pressure, condensate can also be used for heating through re-evaporation. Steam is generated automatically even with small pressure differentials. Condensate is continuously generated in the steam cycle and is collected in tanks. Condensate pumps are used to transport condensate.
Heat transfer systems are used in many manufacturing industries. Due to their working medium (commonly known as “heat transfer medium,” generally referred to as “thermal oil” or “thermo oil”), these systems are often called “thermal oil systems” or “thermal oil heating systems.”
In contrast to hot water or steam systems, heat transfer systems are characterized by providing process heat in a wide temperature range at nearly atmospheric pressure. For standard applications, an design according to PN 16 is sufficient for a maximum supply temperature of 300 °C, while PN 25 is used for temperatures up to 350 °C, and PN 40 for temperatures up to 400 °C.
It should be emphasized that with a suitable “thermo oil,” a temperature of 350 °C can be achieved at nearly atmospheric pressure. Only the pressure caused by the circulation pump needs to be considered.
The requirements for thermal oils vary widely and depend primarily on the specific application. Important factors include good thermal stability, low viscosity, a high flash point, and good heat transfer properties. Additionally, the thermal oil should not be corrosive or toxic, should have low fire hazard characteristics, and be easy to dispose of.
Heat storage is particularly useful at locations with strong fluctuations in demand in order to reduce the generation capacity to be installed (e.g. of boiler plants) by covering peaks via heat storage. Storing heat has become increasingly important because, against the background of the expansion of renewable energies in the power grid, the differences between generation capacity and power demand fluctuate more than before. Against the background of the sector coupling of heat and electricity, CHP plants can be made more flexible, for example, and local heating networks can be optimized with regard to the operating mode of the generating units.
A steam storage system is used to store steam so that it can be quickly provided when needed and not wasted during excess production. This allows for covering a highly fluctuating steam demand with a biomass boiler system, compensating for its relatively slow rate of load change with a steam storage.
In principle, steam can be stored either in a vapor or liquid state. However, storing steam in the gas phase is very rarely used due to the large storage volume required. Typically, steam or steam energy is transferred to water and stored in that form.
During normal operation, a steam generator produces a preferably constant amount of steam. If the steam demand suddenly decreases, the excess steam is directed into a partially filled container with water. This causes the temperature of the water and the pressure inside the closed container to rise.
When the steam demand exceeds the production capacity of the steam generator, the steam storage is discharged. The pressure in the container is reduced by opening the outlet control valve, allowing the hot water in the container to vaporize and be released to the steam network. Due to the pressure fluctuations during the charging and discharging of the storage, it is also referred to as a pressure drop steam storage.
Transformatoren spielen eine wichtige Rolle bei der Übertragung von elektrischer Energie in unterschiedlichen Spannungsebenen. Bei der Planung von Transformatoren müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie beispielsweise der benötigte Leistungsbereich, die Spannungsebene und die Umgebung.
Eine wichtige Unterscheidung bei der Planung von Transformatoren betrifft die Bauart des Isoliermaterials. Hier gibt es zwei gängige Varianten: Öltransformatoren und Gießharztransformatoren.
Öltransformatoren werden seit Jahrzehnten in der Energietechnik eingesetzt. Sie verwenden als Isoliermaterial spezielle Öle, die gleichzeitig als Kühlmedium dienen. Bei der Planung von Öltransformatoren müssen Faktoren wie das benötigte Ölvolumen, die Ölqualität sowie die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden. Die Installation von Öltransformatoren erfordert spezielle Maßnahmen zum Schutz von Umwelt und Gesundheit, da das Öl im Falle von Leckagen negative Auswirkungen haben kann.
Eine moderne Alternative zu Öltransformatoren sind Gießharztransformatoren. Sie verwenden als Isoliermaterial spezielle Gießharze, die die gleichen Isolationseigenschaften wie Öltransformatoren aufweisen, jedoch umweltfreundlicher sind. Gießharztransformatoren haben eine höhere thermische Stabilität und können auch bei höheren Temperaturen betrieben werden, was ihre Lebensdauer verlängert. Die Installation von Gießharztransformatoren ist einfacher und erfordert weniger Platz als bei Öltransformatoren.
Bei der Planung von Transformatoren müssen auch die Anforderungen an die Spannungsebene berücksichtigt werden. Hier gibt es verschiedene Spannungsebenen, wie Hochspannungstransformatoren, Mittelspannungstransformatoren und Niederspannungstransformatoren.
Zusammenfassend gibt es bei der Planung von Transformatoren verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, wie die Bauart des Isoliermaterials, die Spannungsebene und die Umgebung. Eine wichtige Unterscheidung betrifft die Bauart von Öltransformatoren und Gießharztransformatoren. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile und sollten unter Berücksichtigung der Anforderungen sorgfältig ausgewählt werden.
Die Planung von Mittelspannungsanlagen ist ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung und erfordert ein hohes Maß an Fachwissen und Erfahrung. Mittelspannungsanlagen dienen der Verteilung elektrischer Energie in Spannungsbereichen zwischen 1 kV und 36 kV und finden in unterschiedlichen Anwendungen Verwendung, so in der Industrie oder der Kraftwerkstechnik.
Bei der Planung einer Mittelspannungsanlage sind verschiedene Aspekte, wie die Auswahl der geeigneten Bauform, die Dimensionierung der Anlage und die Festlegung der Schutzmaßnahmen zu beachten.
Eine wichtige Unterscheidung bei der Planung von Mittelspannungsschaltanlagen betrifft die Bauform der Schaltanlage. Hier gibt es zwei gängige Varianten: luftisolierte Schaltanlagen und gasisolierte Schaltanlagen.
Luftisolierte Schaltanlagen sind die ältere der beiden Bauformen und werden seit Jahrzehnten in der Energietechnik eingesetzt. Bei diesen Schaltanlagen erfolgt die Isolation der Schaltfelder durch Luft. Die Schaltfelder sind dabei in der Regel als offene Gitterstruktur ausgeführt und haben einen Abstand von mehreren Metern zueinander. Luftisolierte Schaltanlagen haben den Vorteil, dass sie relativ günstig sind und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Allerdings benötigen sie auch viel Platz und sind anfällig gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Verschmutzung.
Eine moderne Alternative zu luftisolierten Schaltanlagen sind gasisolierte Schaltanlagen. Diese Schaltanlagen nutzen statt Luft spezielle Isoliergase, die eine höhere Isolationsleistung aufweisen. Die Schaltfelder sind dabei kompakter und haben einen geringeren Abstand zueinander, was Platz spart. Gasisolierte Schaltanlagen sind auch widerstandsfähiger gegenüber Umwelteinflüssen und benötigen weniger Wartungsaufwand. Allerdings sind sie auch teurer in der Anschaffung und erfordern spezielle Maßnahmen zum Umgang mit dem Isoliergas.
Bei der Planung von Mittelspannungsanlagen muss auch die Auswahl der geeigneten Schutzmaßnahmen berücksichtigt werden. Dazu zählen beispielsweise Überspannungsschutz und Fehlerstromschutz, um vor kurzzeitigen Spannungsspitzen und vor Stromausfällen zu schützen.
Die Aufstellräume sind zu belüften oder zu klimatisieren.
Zusammenfassend gibt es unterschiedliche Bauformen von Mittelspannungsanlagen, die je nach Anforderungen und Umgebung eingesetzt werden können. Eine sorgfältige Planung und Auswahl der Bauform sowie der Schutzmaßnahmen ist unerlässlich, um eine zuverlässige und sichere Stromversorgung zu gewährleisten.
Die Planung von Niederspannungsanlagen ist ein wichtiger Schritt bei der Installation einer sicheren und zuverlässigen Stromversorgung in Industrieanlagen und Gebäuden. Niederspannungsanlagen dienen der Verteilung elektrischer Energie in Spannungsbereichen bis zu 1000 Volt.
Die Planung einer Niederspannungsanlage umfasst verschiedene Schritte, wie die Auswahl der geeigneten Bauform, die Dimensionierung der Anlage und die Festlegung der Schutzmaßnahmen. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die unterschiedlichen Bauformen von Niederspannungsanlagen, die je nach Anforderungen und Umgebung variieren können.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung als Niederspannungsverteilungen. Hierbei handelt es sich um eine Sammelschiene, die in einem Schaltkasten untergebracht ist und die Stromversorgung für mehrere Verbraucher bereitstellt. Schaltanlagen können je nach Bedarf erweitert oder ergänzt werden und bieten somit eine hohe Flexibilität bei der Anpassung der Stromversorgung.
Bei der Planung von Niederspannungsanlagen müssen auch die geeigneten Schutzmaßnahmen berücksichtigt werden. Dazu zählen beispielsweise Fehlerstromschutzschalter und Überspannungsschutz, um vor Stromausfällen oder Kurzschlüssen zu schützen.
Hochspannungsschaltanlagen übertragen die elektrische Energie auf der Hochspannungsebene. Bei der Planung von Hochspannungsschaltanlagen müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie beispielsweise der benötigte Leistungsbereich, die Spannungsebene, die Anzahl der Schaltfelder und die Umgebung.
Eine wichtige Unterscheidung bei der Planung von Hochspannungsschaltanlagen betrifft die Bauform der Schaltanlage. Hier gibt es zwei gängige Varianten: luftisolierte Schaltanlagen und gasisolierte Schaltanlagen.
Luftisolierte Schaltanlagen sind die ältere der beiden Bauformen und werden seit Jahrzehnten in der Energietechnik eingesetzt. Bei diesen Schaltanlagen erfolgt die Isolation der Schaltfelder durch Luft. Die Schaltfelder sind dabei in der Regel als offene Gitterstruktur ausgeführt und haben einen Abstand von mehreren Metern zueinander. Luftisolierte Schaltanlagen haben den Vorteil, dass sie relativ günstig sind und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Allerdings benötigen sie auch viel Platz und sind anfällig gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Verschmutzung.
Eine moderne Alternative zu luftisolierten Schaltanlagen sind gasisolierte Schaltanlagen. Diese Schaltanlagen nutzen statt Luft spezielle Isoliergase wie Schwefelhexafluorid (SF6), die eine höhere Isolationsleistung aufweisen. Die Schaltfelder sind dabei kompakter und haben einen geringeren Abstand zueinander, was Platz spart. Gasisolierte Schaltanlagen sind auch widerstandsfähiger gegenüber Umwelteinflüssen und benötigen weniger Wartungsaufwand. Allerdings sind sie auch teurer in der Anschaffung und erfordern spezielle Maßnahmen zum Umgang mit dem Isoliergas.
Bei der Planung von Hochspannungsschaltanlagen müssen auch die Anforderungen an die Spannungsebene und die benötigte Schaltleistung berücksichtigt werden. Hier gibt es verschiedene Hochspannungsbereiche wie beispielsweise 110 kV, 220 kV oder 380 kV. Die Schaltanlagen müssen entsprechend dimensioniert werden, um die geforderte Leistung zu gewährleisten.
Zusammenfassend gibt es bei der Planung von Hochspannungsschaltanlagen verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, wie die Bauform der Schaltanlage, die Spannungsebene, die Anzahl der Schaltfelder und die Umgebung. Eine wichtige Unterscheidung betrifft die Bauform von luftisolierten Schaltanlagen und gasisolierten Schaltanlagen. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile und sollten unter Berücksichtigung der Anforderungen sorgfältig ausgewählt werden.
Beleuchtung beschreibt die Bestrahlung von Elementen zur Erfassungsmöglichkeit des Menschlichen Auges, dabei unterscheidet man in natürlicher und künstlicher Beleuchtung.
Natürliche Beleuchtung ist ohne das Aufbringen von künstlicher Energie vorhanden und somit kostenneutral und hat keine Veränderung der Umwelt zu Folge, natürliche Beleuchtung lässt sich nicht steuern, nur verändern.
Künstliche Beleuchtung ist eine, durch Energieumwandlung erzeugte Beleuchtung, die einer künstlich erzeugten Energieform entspringt. Damit ist künstliche Beleuchtung mit Aufwand und Kosten verbunden, sie lässt sich steuern und kontrollieren. Daher wird künstliche Beleuchtung überall da eingesetzt, wo natürliche Beleuchtung nicht oder nicht ausreichend vorhanden ist.
Da künstliche Beleuchtung kann einen großen Einfluss auf das Wohlbefinden und die Sicherheit im Alltag nehmen. Mit verschiedenen Lichtfarben können Gemütszustände bei Menschen begünstigt oder abgewendet werden. Die Lichtfarbe im Weißbereich wird auch als Farbtemperatur in Kelvin gemessen und reicht von rot über weiß ins hellblaue hinein, es handelt sich um den Vergleich der Lichtfarbe zu einem thermischen Strahler, daher der Wert als Temperatur.
Im Zeitalter des bewussten Umgangs mit Ressourcen, kann durch Regelung der Beleuchtung wie z.B. der gedimmten Zuleuchtung von natürlicher Beleuchtung, oder der Verschattung von natürlicher Beleuchtung, viel Energie eingespart werden. Möglich ist dies durch Gebäudesystemtechnik und den nötigen Sensoren zur Lichtstärkenerkennung. Auch die Anwesenheitserkennung bei Arbeitsbeleuchtung kann große Vorteile im Energieverbrauch verschaffen.
Beleuchtung in der Gebäudetechnik betreffen also folgende Punkte:
Fernmeldeanlagen und Sprechanlagen sind Telekommunikation Gebäude intern und extern. Seit seinen Anfängen 1860 (erforscht von Philipp Reis) bis heute ist viel passiert und der ursprüngliche Name Telephone, Kunstwort aus den altgriechischen Worten „weit“ und „Stimme“ passt eher weniger zu dem modernen Datennetz, indem alle Informationen, auch die Sprache, in Datenpaketen binär verschickt werden.
Als Sprechanlage bezeichnet man heute meist eine autark funktionierende, Gebäude oder Grundstücks interne elektronische Gegensprechanlage, die es ermöglicht räumlich entfernt mit einer anderen Person zu kommunizieren. Aus sicherheitstechnischen, ökonomischen und Komfort Gründen, werden diese Anlagen häufig an Außentüren und Toren, in Sicherheitsrisiko behafteten Anlagenteilen und als zentrale Informationsausgabe genutzt.
Fernmeldeanlagen umfassen einen Zugriffspunkt zum Weltweiten Kommunikationsnetz und einer Verteilung auf mehrere Sprachendgeräte. Der heutige Standard ist die IP-Telefonie, welche eine Vielzahl an Funktionen bietet, so sind Telefonkonferenzen, Bildübertragungen und Computergetätigte Anrufe möglich. Die mit der EDV geteilte Infrastruktur lässt die Flexibilität gegenüber der Vorgängersysteme Analog und ISDN wachsen.
Baurechtliche Verordnungen und Forderungen legen fest, in welchen Objekten sicherheitstechnische Anlagen, wie bspw. Brandmeldeanlagen, verbaut werden müssen.
Daher sind in vielen Gebäuden und industriell genutzten Anlagen, Garagen, Verkaufsstätten, Versammlungsstätten, Beherbergungsstätten, Hochhäusern oder Krankenhäusern technische Anlagen und Einrichtungen installiert, die auch bei Störungen der Stromversorgung oder im Brandfall wichtige Aufgaben erfüllen müssen.
Als Sicherheitstechnische Anlagen und Einrichtungen gelten:
Dienen diese Anlagen zur Rettung von Menschen und Tieren und führen dazu ggf. wirksame Löscharbeiten zu unterstützen, werden sie “Sicherheitstechnische Anlagen und Einrichtungen” genannt.
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Statistisch belegt ist, dass die Dauer von Stromausfällen in Deutschland immer weiter zurückgeht. Waren es im Jahr 2006 noch über 20 Minuten, musste man in Deutschland im Jahr 2019 im Durchschnitt nur noch 12,2 Minuten auf elektrische Energie verzichten.
Allerdings können bereits kürzeste Unterbrechungen der Energieversorgung in industriellen Anlagen, in Krankenhäusern, Datenzentren und öffentlichen Gebäuden ausreichen, um schwerwiegende Schäden und Gefährdungen anzurichten. USV- und Netzersatzanlagen schützen davor.
Netzersatzanlagen bestehen i.d.R. aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator. Sie stellen im Notfall die Stromversorgung sicher, wenn nötig auch über einen längeren Zeitraum und sie sind in bestimmten Bereichen gesetzlich vorgeschrieben. Die Netzersatzanlage mit Netzüberwachung dient bei einem Stromausfall als vollautomatischer Netzersatz. Allerdings benötigt eine Netzersatzanlage einige Sekunden bis der Motor gestartet ist und die Stromversorgung übernommen werden kann.
Dieser Zeitraum kann mit einer USV-Anlage (unterbrechungsfreie Spannungsversorgung) überbrückt werden, da eine solche Anlage je nach Ausführung sofort die weitere Versorgung übernimmt. Der Einsatz von USV-Anlagen ist aber zeitlich begrenzt da die Energieversorgung über Batteriespeicher und bei größeren Anlagen auch über Schwungräder erfolgt.
Man unterscheidet hier nach online USV-Anlagen, die absolut unterbrechungsfrei die weitere Versorgung übernimmt und offline USV-Anlagen, die nur wenige Millisekunden für das Umschalten der Anlage benötigen.
Automatisierungen finden in der Industrie wie auch im privaten Bereich eine zunehmend steigende Position. Ein Prozess, der aufgrund von Einflüssen geregelt abläuft, wird statt von einem Menschen von einem Automaten übernommen, dabei folgt der Automat einem vorgegebenen Programmablauf, der die Referenzen aus Mess- und Regelungstechnik erfasst und nachjustiert.
Wie das Wort Automation, Automatos- altgriechisch für sich selbst bewegend, sagt ist der Ablauf eines Prozesses nach der Errichtung dieser Anlage ohne weiteres menschliches Zutun, möglich.
Bei der Automatisierungstechnik handelt es sich um eine elektrotechniche Datenverarbeitung die einen Teilberech des Anlagenbaus, der Elektrotechnik und der Ingenieurswissenschaften im Maschinenbau betrifft und so zu einem Knotenpunkt des heutigen Lebens wurde, ohne den das Leben wie wir es kennen nicht mehr möglich wäre.
Steuerungen sind ein zentrales Element der Automatisierungstechnik.
Der Begriff Steuerungstechnik bzw. industrielle Steuerungstechnik steht stellvertretend für Vorrichtungen, die steuern, regeln, überwachen, Daten sammeln, kommunizieren und diagnostizieren.
In der Automatisierungstechnik versteht man unter „steuern“ die Beeinflussung eines Material- oder Energieflusses durch einen Regelkreis, in dem mehrere Signale verarbeitet werden. Das Resultat beeinflusst wiederum den Regelkreis, und die Eingangsgröße beeinflusst die gesteuerte Ausgangsgröße.
Der Begriff Leittechnik wird in unterschiedlichen Anwendungsbereichen angepasst genutzt. Dabei wird der Begriff Leittechnik zumindest als Sammelbegriff für folgende drei Bereiche genutzt:
Im Zusammenhang mit Energieerzeugungsanlagen versteht man darunter das Sammeln der Datenströme im Feld und die Vorbereitung in der Regelungstechnik.
Die Erfassung und Ausgabe von Prozesssignalen über Sensoren und Aktoren kann heute vielfältig erfolgen: zentral oder dezentral, über 4…20mA / HART, oder Bussystemen. Um die Vielzahl verschiedener I/O Prozesssignale sicher zu verarbeiten, sind vielfältige Möglichkeiten vorhanden.
Bei der zentralen Leittechnik kommunizieren in der Feldebene dezentrale Peripheriegeräte wie Remote I/O-Stationen mit ihren I/O-Baugruppen, Transmittern, Antrieben, Ventilen oder Bedienterminals über ein Bussystem mit den Automatisierungssystemen. Ein Bussystem deckt alle Anforderungen der Prozessindustrie ab und hat sich als robustes und zuverlässiges Kommunikationsmedium für den Feldbereich bewährt.
Über ein industriell Ethernet kommunizieren die Automatisierungsstationen mit der redundanten Serverstationen. Die Bedienung erfolgt über die Bedienstationen. Hierbei wird auf den Einsatz von dezentralen Black Boxen weitestgehend verzichtet. Über Engineeringstationen ist der Zugriff auf die Programmierung der Regel- und Steuerkreis und somit eine Optimierung im laufenden Prozess möglich.
Bei dezentralen Systemen werde üblicher Weise in den verschiedenen Gewerken einer Energieerzeugungsanlage die Steuerungs- und Regeltechnik in einzelnen Steuerungen realisiert. Somit sind oftmals eine Vielzahl von diesen Black Boxen in einem übergeordneten Leitsystem zu integrieren. Hierbei werden Kommunikationsbaugruppen in den Black Boxen integriert welche dann über eine Busankopplung mit dem übergeordneten Leitsystem kommuniziert.
Bussysteme (Binary Unit System) bezeichnen ein Informationsnetz, welches aus mindestens drei definierten Komponenten besteht.
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Verbunden werden diese auch Teilnehmer genannten Komponenten mit mindestens 2 leitfähigen Verbindungen, in manchen Bussystemen ist eine definierte Struktur zu beachten und teilweise am Ende des Stranges mit einem Endwiderstand zu versehen.
Im Gegensatz zum IP Protokoll, ist der Bus zwar „langsamer“ es können nicht so viele Daten in gleicher Zeit übermittelt werden, dafür ist er aber weniger anfällig für Störungen durch elektromagnetische Einflüsse, auch ist sein gesamter Aufbau preisgünstiger, da alle Teilnehmer sich einen Übertragungsweg teilen und in der Bedienung und Funktion einfacher gehalten.
Bussysteme werden oft in der Leittechnik verwendet. In Gebäuden spart diese Variante Material und Kosten und lässt die Funktionen auch im Nachhinein sehr flexibel gestaltbar werden.
Im Automobil Sektor spart der CAN Bus Gewicht und schont damit Ressourcen bei gesteigertem Komfort.
Stromspeicher sind eine wichtige Komponente für die zukünftige und nachhaltige Energieversorgung. Sie ermöglichen es, überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie zu speichern und bei Bedarf abzurufen. Bei der Planung von Stromspeichern müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, beispielsweise die benötigte Kapazität, die Entladetiefe, die Lade- und Entladerate und die Lebensdauer des Speichers.
Eine wichtige Unterscheidung bei der Planung von Stromspeichern betrifft die Bauform des Speichers. Hier gibt es verschiedene Varianten wie Batteriespeicher, Flüssigluftspeicher und Pumpspeicherwerke.
Batteriespeicher sind die gängigste Bauform von Stromspeichern. Sie bestehen aus Lithium-Ionen-Batterien oder anderen Batterietechnologien und haben den Vorteil, dass sie flexibel einsetzbar sind und eine hohe Effizienz aufweisen. Batteriespeicher können in verschiedenen Größen und Kapazitäten ausgeführt werden und eignen sich sowohl für stationäre Anwendungen als auch für den Einsatz in Elektrofahrzeugen.
Flüssigluftspeicher sind eine Alternative zu Batteriespeichern und nutzen Luft als Speichermedium. Dabei wird überschüssige Energie genutzt, um Luft in einem Kompressor zu verdichten, die dann in einem Tank gespeichert wird. Bei Bedarf wird die Luft wieder expandiert, um Energie zu erzeugen. Flüssigluftspeicher haben den Vorteil, dass sie eine höhere Speicherkapazität als Batteriespeicher aufweisen und günstiger sein können. Allerdings sind sie auch aufwändiger in der Installation und erfordern spezielle Vorrichtungen zur Speicherung und Rückgewinnung der Energie.
Pumpspeicherwerke sind eine weitere Möglichkeit zur Speicherung von Energie. Hierbei wird überschüssige Energie genutzt, um Wasser in einen höher gelegenen Speicher zu pumpen. Bei Bedarf wird das Wasser wieder abgelassen und durch Turbinen geleitet, um Strom zu erzeugen. Pumpspeicherwerke haben den Vorteil, dass sie eine hohe Speicherkapazität aufweisen und schnell auf schwankende Energiebedarfe reagieren können. Allerdings erfordern sie auch eine geeignete topographische Lage und können unter Umständen negative Umwelteinflüsse auf Flora und Fauna haben.
Bei der Planung von Stromspeichern müssen auch die Anforderungen an die Anwendung berücksichtigt werden. So sind beispielsweise Batteriespeicher besser für kleinere Kapazitäten und schnelle Entladungen geeignet, während Flüssigluftspeicher und Pumpspeicherwerke für größere Kapazitäten und langsamere Entladungen besser geeignet sein können.
Zusammenfassend gibt es bei der Planung von Stromspeichern verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, wie die benötigte Kapazität, die Entladetiefe, die Lade- und Entladerate und die Lebensdauer des Speichers.
Transformers play a crucial role in the transmission of electrical energy at different voltage levels. Various factors need to be considered when planning transformers, such as the required power range, voltage level, and environment.
An important distinction in transformer planning relates to the type of insulation material used. There are two common variants: oil transformers and cast resin transformers.
Oil transformers have been used in the field of power engineering for decades. They utilize special oils as insulation material, which also serve as cooling agents. Factors such as the required oil volume, oil quality, and necessary safety measures must be taken into account when planning oil transformers. The installation of oil transformers requires specific measures to protect the environment and human health, as oil leakage can have negative consequences.
A modern alternative to oil transformers is cast resin transformers. They use special cast resins as insulation material, which exhibit similar insulation properties as oil transformers but are more environmentally friendly. Cast resin transformers have higher thermal stability and can operate at higher temperatures, thereby extending their lifespan. The installation of cast resin transformers is simpler and requires less space compared to oil transformers.
When planning transformers, the requirements for voltage levels must also be considered. There are different voltage levels, such as high-voltage transformers, medium-voltage transformers, and low-voltage transformers.
In summary, when planning transformers, various factors need to be taken into account, including the type of insulation material, voltage level, and environment. An important distinction lies in the design of oil transformers and cast resin transformers. Both variants have their advantages and disadvantages and should be carefully selected based on the specific requirements.
Medium voltage distribution systems (MV systems) play a crucial role in power supply and require a high level of expertise and experience in their planning. These systems are used for distributing electrical energy in voltage ranges between 1 kV and 36 kV and find applications in various fields such as industry and power generation.
When planning a medium voltage system, several aspects need to be considered, including selecting the appropriate construction type, sizing the system, and determining the protective measures.
An important distinction in the planning of medium voltage switchgear systems relates to the construction type. There are two common variants: air-insulated switchgear and gas-insulated switchgear.
Air-insulated switchgear is the older of the two construction types and has been used in power engineering for decades. In these systems, the switchgear panels are insulated by air. The panels are typically designed as open lattice structures with several meters of spacing between them. Air-insulated switchgear has the advantage of being relatively cost-effective and highly reliable. However, they require a significant amount of space and are susceptible to environmental factors such as moisture and pollution.
A modern alternative to air-insulated switchgear is gas-insulated switchgear. These systems utilize specialized insulating gases instead of air, providing higher insulation performance. The switchgear panels are more compact and have reduced spacing, resulting in space savings. Gas-insulated switchgear systems are also more resistant to environmental influences and require less maintenance. However, they are more expensive to acquire and require special measures for handling the insulating gas.
When planning medium voltage systems, the selection of appropriate protective measures must also be taken into account. These measures may include surge protection and fault current protection to safeguard against voltage spikes and power outages.
The equipment rooms need to be ventilated or air-conditioned.
In summary, there are different construction types of medium voltage systems that can be used depending on the requirements and environment. Careful planning and selection of the construction type and protective measures are essential to ensure a reliable and safe power supply.
The planning of low voltage systems is an important step for installing a safe and reliable power supply in industrial plants and buildings. Low voltage systems are used for distributing electrical energy in voltage ranges up to 1000 volts.
The planning of a low voltage system involves various steps, such as selecting the appropriate construction type, sizing the system, and determining the protective measures. Different construction types of low voltage systems play an important role and can vary depending on the requirements and environment.
Another option is to use low voltage distribution panels. These panels consist of busbars stored in a switchboard and provide power supply to multiple consumers. Switchgear systems can be expanded or supplemented as needed, offering high flexibility in adapting the power supply.
When planning low voltage systems, suitable protective measures must also be considered. These may include residual current devices and surge protection to protect against power outages or short circuits.
High voltage switchgear systems transmit electrical energy at the high voltage level. Various factors need to be considered when planning high voltage switchgear systems, such as the required power range, voltage level, number of switchgear panels, and the environment.
An important distinction in the planning of high voltage switchgear systems relates to the construction of the switchgear. There are two common variants: air-insulated switchgear and gas-insulated switchgear.
Air-insulated switchgear is the older of the two construction types and has been used in power engineering for decades. In these switchgear systems, the switchgear panels are isolated using air. The panels are typically designed as open lattice structures with several meters of spacing between them. Air-insulated switchgear has the advantage of being relatively inexpensive and having high reliability. However, they require a significant amount of space and are susceptible to environmental factors such as moisture and pollution.
A modern alternative to air-insulated switchgear is gas-insulated switchgear. These switchgear systems use specialized insulating gases like sulfur hexafluoride (SF6) instead of air, providing higher insulation performance. The switchgear panels are more compact and have smaller spacing, saving space. Gas-insulated switchgear is also more resistant to environmental factors and requires less maintenance. However, they are more expensive to acquire and require special measures for handling the insulating gas.
When planning high voltage switchgear systems, the requirements for the voltage level and the required switching capacity must also be considered. There are different high voltage ranges, such as 110 kV, 220 kV, or 380 kV. The switchgear systems need to be dimensioned accordingly to ensure the required power capacity.
In summary, planning high voltage switchgear systems involves considering various factors, such as the construction type of the switchgear, voltage level, number of switchgear panels, and the environment. An important distinction lies in the construction types of air-insulated switchgear and gas-insulated switchgear. Both variants have their advantages and disadvantages and should be carefully selected based on the requirements.
Lighting describes the illumination of elements for visibility by the human eye, and it can be categorized as natural or artificial lighting.
Natural lighting is present without the application of artificial energy and is therefore cost-neutral and does not have any environmental impact.
Natural lighting cannot be controlled, only modified. Artificial lighting is generated through energy conversion and is derived from artificially produced forms of energy. As a result, artificial lighting involves effort and costs, but it can be controlled and regulated.
Therefore, artificial lighting is used wherever natural lighting is insufficient or unavailable. Artificial lighting can have a significant impact on well-being and safety in daily life. The light color in the white range is also measured as color temperature in Kelvin, ranging from red to white and into bright blue. This value represents the comparison of the light color to a thermal radiator, hence the reference to temperature.
In an era of conscious resource management, energy can be saved through lighting control techniques such as dimming natural lighting or shading it. This can be achieved through building system technology and the necessary light intensity sensors. Presence detection for task lighting can also provide significant advantages in energy consumption.
In building technology, lighting addresses the following aspects:
Telecommunication and intercom systems are used for communication within and outside of buildings. Since its inception in 1860 (researched by Philipp Reis), a lot has happened, and the original name “telephone,” a portmanteau of the Ancient Greek words for “far” and “voice,” doesn’t quite fit the modern data network, where all information, including voice, is transmitted in binary data packets.
Today, an intercom system typically refers to a self-contained, internally functioning electronic system within a building or property that allows communication with another person at a distance. These systems are frequently used at external doors and gates, in areas with security risks, and as central information points for safety, economic, and convenience reasons.
Telecommunication systems encompass access to the global communication network and distribution to multiple voice devices. The current standard is IP telephony, which offers a wide range of functions, including teleconferencing, video transmission, and computer-initiated calls. The shared infrastructure with information technology (IT) allows for greater flexibility compared to previous analog and ISDN systems.
Building regulations and requirements specify the objects in which safety systems and equipment, such as fire alarm systems, must be installed.
Therefore, many buildings and industrially utilized facilities, including garages, retail spaces, assembly areas, accommodation facilities, high-rise buildings, or hospitals, have technical systems and equipment installed to fulfill important tasks even during power supply disruptions or in case of fire.
The following are considered as safety systems and equipment:
If these systems are designed to rescue humans and animals and assist in effective firefighting efforts, they are referred to as “safety systems and equipment.”
Statistical evidence shows that the duration of power outages in Germany is steadily decreasing. While it was over 20 minutes in 2006, the average power loss in Germany in 2019 was only 12.2 minutes.
However, even brief interruptions in the power supply can be sufficient to cause significant damage and hazards in industrial plants, hospitals, data centers, and public buildings. UPS (Uninterruptible Power Supply) and backup power systems protect against such risks.
Backup power systems typically consist of a combustion engine and a generator. They ensure the supply of electricity in case of emergencies, even for extended periods, and are legally required in certain areas. The backup power system with grid monitoring functions as a fully automatic substitute power source during a power outage. However, a backup power system requires several seconds to start the engine and take over the power supply.
This time interval can be covered by a UPS system (uninterruptible voltage supply) since it can immediately take over the power supply depending on its configuration. The use of UPS systems is limited in time as they rely on battery storage and, in larger systems, flywheels for energy supply.
There are different types of UPS systems, including online UPS systems that provide uninterrupted power supply continuously, and offline UPS systems that require only a few milliseconds to switch to backup power.
Automation is increasingly gaining ground in industry as well as in the private sector. A process that runs in a controlled manner due to influences is taken over by an automatic machine instead of a human being. The automatic machine follows a predefined program sequence that records and readjusts the references from measurement and control technology.
As the word automation, Automatos- ancient Greek for self-moving, says, once this equipment has been set up, the running of a process is possible without further human intervention.
Automation technology is an electro-technical data processing that concerns a sub-echelon of plant engineering, electrical engineering and engineering sciences in mechanical engineering and thus became a hub of today’s life, without which life as we know it would no longer be possible.
Controls are a central element of automation technology.
The term control technology or industrial control technology is representative for devices that control, regulate, monitor, collect data, communicate and diagnose.
In automation technology, “control” is understood to mean the influencing of a material or energy flow by a control loop in which several signals are processed. The result in turn influences the control loop, and the input variable influences the controlled output variable.
The term control technology is used in an adapted way in different fields of application. The term control technology is used at least as a collective term for the following three areas:
In the context of power generation plants, this means collecting data streams in the field and preparing them in the control technology.
Today, the acquisition and output of process signals via sensors and actuators can take place in many ways: centrally or decentrally, via 4…20mA / HART, or bus systems. A wide range of options are available to safely process the large number of different I/O process signals.
In central control technology, decentralized peripheral devices such as remote I/O stations with their I/O modules, transmitters, drives, valves or operator terminals communicate with the automation systems via a bus system at the field level. A bus system covers all the requirements of the process industry and has proven itself as a robust and reliable communication medium for the field.
The automation stations communicate with the redundant server stations via industrial Ethernet. The operation is carried out via the operator stations. Here, the use of decentralized black boxes is avoided as far as possible. Engineering stations allow access to the programming of the control circuit and thus optimization during the running process.
In decentralized systems, the control and regulation technology is usually implemented in individual controllers in the various sections of a power generation plant. Thus, a large number of these black boxes often have to be integrated into a higher-level control system. Here, communication modules are integrated into the black boxes, which then communicate with the higher-level control system via a bus coupling.
Bus systems (Binary Unit System) refer to an information network consisting of at least three defined components.
These components, also called subscribers, are connected with at least 2 conductive connections. In some bus systems, a defined structure must be observed and in some cases an end resistor must be provided at the end of the string.
In contrast to the IP protocol, the bus is “slower” – not as much data can be transmitted in the same time, but it is less susceptible to interference from electromagnetic influences, and its overall structure is less expensive, since all participants share a transmission path, and its operation and function is simpler.
Bus systems are often used in control technology. In buildings, this variant saves material and costs, and also allows the functions to be designed very flexibly in retrospect.
In the automotive sector, the CAN bus saves weight and thus conserves resources while increasing comfort.
Electricity storage is an important component for future and sustainable energy supply. They make it possible to store surplus energy from renewable energy sources such as solar and wind power and call it up when needed. When planning electricity storage systems, various factors must be taken into account, such as the required capacity, the depth of discharge, the charging and discharging rate, and the service life of the storage system.
An important differentiator in the design of electricity storage systems is the design of the storage system. Here, there are different variants such as battery storage, liquid air storage and pumped storage plants.
Battery storage is the most common type of electricity storage. They consist of lithium-ion batteries or other battery technologies and have the advantage of flexible use and high efficiency. Battery storage systems can be designed in various sizes and capacities and are suitable for stationary applications as well as for use in electric vehicles.
Liquid air storage systems are an alternative to battery storage systems and use air as the storage medium. This uses excess energy to compress air in a compressor, which is then stored in a tank. When needed, the air is expanded again to generate energy. Liquid air storage has the advantage of having a higher storage capacity than battery storage and can be less expensive.nen. However, they are also more complex to install and require special devices to store and recover the energy.
Pumped storage plants are another option for storing energy. In this process, excess energy is used to pump water to a higher reservoir. When needed, the water is drained again and passed through turbines to generate electricity. Pumped storage plants have the advantage that they have a high storage capacity and can respond quickly to fluctuating energy demands. However, they also require a suitable topographic location and may have negative environmental impacts on flora and fauna.
When planning electricity storage systems, the requirements of the application must also be taken into account. For example, battery storage is better suited for smaller capacities and rapid discharges, while liquid air storage and pumped storage may be better suited for larger capacities and slower discharges.
In summary, there are several factors to consider when planning electricity storage, such as the capacity required, the depth of discharge, the rate of charge and discharge, and the lifetime of the storage device.
Pelletierranlagen verwandeln naturbelassene Biomassen in Brennstoffe, die die Nutzung von Öl und Gas in Privathaushalten und bei Energieerzeugern ersetzen können.
Mit dem Inkrafttreten der EU-Norm 14961-2 liegt erstmals eine europaweit einheitliche Norm für Holzpellets vor. Die EU-Norm 14961-2 für Holzpellets teilt Pellets in drei Güteklassen ein: die Klassen A1 und A2 für den Endverbraucher und die Industriepellets der Klasse B.
Bei der Veredelung zu diesen Brennstoffen wird dem Rohmaterial Wasser entzogen und somit der Heizwert gesteigert. Diese Heizwertsteigerung ist die Voraussetzung für die Nutzung von naturbelassenen Biomassen in vollautomatisierten Kleinfeuerungsanlagen (z. B. Pelletheizungen), die somit den Bedienkomfort einer Öl- oder Gasheizung erreichen. Der Einsatz von Industriepellets in großen Kraftwerken – auch im Rahmen des „co-firing“ (der Mitverbrennung mit fossilen Brennstoffen) –spielt in zunehmendem Maße in Ländern, die das Kyoto-Protokoll unterzeichnet haben, eine Rolle.
Pelletierungsanlagen sind vollautomatisierte Produktionsanlagen, in denen über mehrere Prozessstufen die Verfestigung des Rohstoffes stattfindet. Hierdurch werden die Transporteigenschaften von Biomasse verbessert und ein ökonomisch-ökologischer Einsatz von Brennstoffen wird ermöglicht.
Brikettieranlagen verwandeln naturbelassene Biomassen in Brennstoffe, die die Nutzung von fossilen Brennstoffen wie z. B. Öl, Gas oder Kohle ersetzen können.
Brikettierungsanlagen sind vollautomatisierte Produktionsanlagen, in denen nach der Trocknung eine Verfestigung des Rohstoffes durch mechanische oder hydraulische Brikettpressen erfolgt. Die Form und Größe der Briketts können dabei je nach Anlagenfabrikat variieren. Nach dem Brikettierprozess erzeugt eine Kühlstrecke durch langsame Abkühlung die Härtestabilisierung.
Die aus naturbelassenen Holzspänen hergestellten Presslinge können in privaten Kleinfeuerungen (Kaminöfen) aber auch im Rahmen des „co-firing“ (der Mitverbrennung mit fossilen Brennstoffen) in größeren Anlagen eingesetzt werden.
Seit dem Inkrafttreten verschärfter Emissionsanforderungen zeigt sich, dass eine emissionsarme energetische Nutzung von Holzsortimenten nicht allein eine Frage von Feuerung und Abgasreinigung, sondern insbesondere auch der verfahrensgerechten Brennstoffaufbereitung ist. So kann es wirtschaftlich sein, verstärkt in Zerkleinerungs- Sieb- und Sortiertechnik zu investieren, um die Kosten für den nachgeschalteten Prozess zu verringern.
Um diesen Aspekten zu genügen, gibt es eine vielfältige Technik zur Lagerung, zum Transport und zur Aufbereitung.
Der Anlieferzustand des Rohstoffes, seine Stückigkeit, Verunreinigungen durch Mineralien (Steine, Erde) oder Fremdstoffe wie Eisen entscheiden über den Materialaufschluss.
Aus dem Sägewerksbereich kennen wir die Anlagentechnik, die das Stammmaterial entrindet, Holz vermisst, zuschneidet, und Rand- und Kappstücke ausschleust.
Es gibt je nach Erfordernis, mobile oder stationäre Aggregate (Hackmaschinen, Mühlen), die das Holzmaterial in die benötigte Körnung zerkleinern. Nachgeschaltete Siebmaschinen, Metall- und Nichtmetallabscheider oder Schwergutabscheider scheiden die Störstoffe aus.
Das Holzmaterial kann über Radlader oder automatische Förderer zur Lagerung z. B. in Schubbodenanlagen mit Austragung oder Bunkersysteme mit Kranbeschickung erfolgen
Pelleting plants transform raw biomass into fuels that can replace the use of oil and gas in households and energy generation.
With the implementation of the EU standard 14961-2, there is now a uniform European standard for wood pellets. The EU standard 14961-2 for wood pellets categorizes pellets into three quality classes: Classes A1 and A2 for end consumers and industrial pellets of class B.
During the refinement process to produce these fuels, water is extracted from the raw material, increasing its heating value. This increase in heating value is essential for the utilization of raw biomass in fully automated small-scale combustion systems (e.g., pellet heaters), which achieve the convenience of operation similar to oil or gas heating systems. The use of industrial pellets in large power plants, including co-firing with fossil fuels, is becoming increasingly important in countries that have signed the Kyoto Protocol.
Pelleting plants are fully automated production facilities where the raw material undergoes consolidation through multiple process stages. This improves the transport properties of biomass and enables the economically and ecologically sound use of fuels.
Briquetting plants transform raw biomass into fuels that can replace the use of fossil fuels such as oil, gas, or coal.
Briquetting plants are fully automated production facilities where, after drying, the raw material undergoes consolidation through mechanical or hydraulic briquette presses. The shape and size of the briquettes can vary depending on the plant manufacturer. After the briquetting process, a cooling section stabilizes the hardness through slow cooling.
The pellets made from natural wood chips can be used in small-scale private combustion systems (fireplaces) as well as in larger plants through co-firing with fossil fuels.
Since the implementation of stricter emission requirements, it has become apparent that low-emission energy use of wood assortments is not solely a matter of combustion and exhaust gas cleaning, but also of appropriate fuel preparation. Therefore, it can be economically beneficial to invest more in crushing, screening, and sorting technology to reduce costs for the subsequent process.
To meet these aspects, there is a diverse range of technology for storage, transport, and processing.
The condition of the raw material upon delivery, its size, contamination from minerals (stones, soil), or foreign substances like iron determines the material preparation.
From the sawmill sector, we are familiar with the plant technology that debarks the raw material, measures and cuts the wood, and removes edge and end pieces.
Depending on the requirements, there are mobile or stationary units (chippers, mills) that shred the wood material into the required particle size. Subsequent screening machines, metal and non-metal separators, or heavy material separators remove impurities.
The wood material can be transported for storage, for example, using wheel loaders or automated conveyors, to systems such as push-floor facilities with discharge or bunker systems with crane feeding.
Unsere Fachleute beraten Sie in allen Fragen der Energieeffizienz um insbesondere Energiekosten zu senken. Wir bieten verschiedene Dienstleistungen an, wie beispielsweise Energieberatungen, Energieaudits und die Erstellung von Energiekonzepten. Dabei werden die spezifischen Anforderungen und Bedürfnisse des Auftraggebers berücksichtigt.
Da es verschiedene Arten von Energieberatern gibt, die sich auf unterschiedliche Bereiche spezialisiert haben, ist auf den richtigen Fachmann zu setzen. Eine wichtige Unterscheidung betrifft die Art der Gebäude, für die sie tätig sind. So gibt es Energieberater für Wohngebäude, Nichtwohngebäude und kleine und mittelständische Unternehmen (KMU).
Energieberater für Gebäude sind darauf spezialisiert, die Energieeffizienz von Wohngebäuden zu verbessern. Sie helfen Hausbesitzern dabei, die Energiekosten zu senken, indem sie eine Reihe von Maßnahmen empfehlen, wie beispielsweise die Verbesserung der Wärmedämmung, den Austausch von Fenstern und Türen oder die Installation von energieeffizienten Heizsystemen. Energieberater für Gebäude können auch bei der Beantragung von Fördermitteln und der Auswahl von geeigneten Handwerkern unterstützen.
Energieberater für Nichtwohngebäude sind auf die Energieeffizienz von Gewerbegebäuden und öffentlichen Gebäuden spezialisiert. Sie helfen Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen dabei, ihre Energiekosten zu senken, indem sie eine Reihe von Maßnahmen empfehlen, wie beispielsweise die Optimierung der Heizungs- und Lüftungssysteme, die Installation von energiesparenden Beleuchtungssystemen oder die Verwendung von erneuerbaren Energien. Energieberater für Nichtwohngebäude können auch bei der Beantragung von Fördermitteln und der Auswahl von geeigneten Handwerkern unterstützen.
Energieberater für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) sind darauf spezialisiert, die Energieeffizienz von kleinen und mittelständischen Unternehmen zu verbessern. Sie helfen Unternehmen dabei, ihre Energiekosten zu senken, indem sie eine Reihe von Maßnahmen empfehlen, wie beispielsweise die Optimierung der Heizungs- und Lüftungssysteme, die Installation von energiesparenden Beleuchtungssystemen oder die Verwendung von erneuerbaren Energien. Energieberater für KMU können auch bei der Beantragung von Fördermitteln und der Auswahl von geeigneten Handwerkern unterstützen.
In jedem Fall ist unsere Leistung darauf ausgerichtet, eine effiziente Nutzung von Energie zu fördern und Energiekosten zu senken. Durch eine sorgfältige Planung und Umsetzung von Energiesparmaßnahmen kann ihr Unternehmen oder Sie als Privatpersonen nicht nur ihre Energiekosten senken, sondern auch einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Energieberater spielen dabei eine wichtige Rolle, indem sie ihr Fachwissen und ihre Erfahrung nutzen, um individuelle Lösungen für jeden Kunden zu finden.
Our experts provide advice on all energy efficiency matters, particularly aimed at reducing energy costs. We offer various services, such as energy consultations, energy audits and the development of energy concepts. Specific requirements and needs of the client are taken into account.
As there are different types of energy consultants specializing in different areas, it is important to rely on the right professional. A key distinction concerns the type of buildings they work with. Thus, there are energy consultants for residential buildings, non-residential buildings, and small and medium-sized enterprises (SMEs).
Building energy consultants specialize in improving the energy efficiency of residential buildings. They assist homeowners in reducing energy costs by recommending a range of measures, such as improving insulation, replacing windows and doors, or installing energy-efficient heating systems. Building energy consultants can also provide support in applying for funding and selecting suitable contractors.
Non-residential building energy consultants specialize in the energy efficiency of commercial and public buildings. They help businesses and public institutions reduce their energy costs by recommending measures such as optimizing heating and ventilation systems, installing energy-efficient lighting systems, or utilizing renewable energy sources. Non-residential building energy consultants can also provide support in applying for funding and selecting suitable contractors.
Energy consultants for small and medium-sized enterprises (SMEs) specialize in improving the energy efficiency of small and medium-sized businesses. They assist companies in reducing energy costs by recommending measures such as optimizing heating and ventilation systems, installing energy-efficient lighting systems, or utilizing renewable energy sources. Energy consultants for SMEs can also provide support in applying for funding and selecting suitable contractors.
In any case, our services are aimed at promoting efficient energy use and reducing energy costs. Through careful planning and implementation of energy-saving measures, your company or you as individuals can not only reduce energy costs but also contribute to climate protection. Energy consultants play a crucial role by utilizing their expertise and experience to find customized solutions for each client.
Rohrleitungsengineering ist ein wichtiger Teil der Ingenieursdisziplin, der sich mit dem Entwurf, der Installation, dem Betrieb und der Wartung von Rohrleitungen beschäftigt. Rohrleitungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter die Förderung von Flüssigkeiten und Dampf, die Abwasserentsorgung, die Versorgung mit Trinkwasser und die Prozessindustrie.
Das Rohrleitungsengineering umfasst eine Vielzahl von technischen Disziplinen, darunter Mechanik, Thermodynamik, Hydraulik, Materialwissenschaften und Steuerungstechnik. Die Planung und Konstruktion von Rohrleitungen erfordert ein tiefes Verständnis dieser Disziplinen sowie umfangreiche Kenntnisse über die Anforderungen der Anwendung.
Das Rohrleitungsengineering beginnt mit der Planung und dem Entwurf der Rohrleitung. Hierbei müssen die Anforderungen der Anwendung, die Rohrleitungstrasse, die Art des zu befördernden Mediums, der Druck und die Temperatur berücksichtigt werden. Die Auswahl der Rohrleitungsmaterialien ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, da die Materialien je nach Anwendung und Betriebs- bzw. Auslegungsbedingungen ausgewählt werden müssen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Rohrleitungsengineering ist die Installation der Rohrleitung. Hierbei müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, wie die Befestigungsmöglichkeiten, die Art des Gebäudes, die Verlegehöhe der Rohrleitung und die Umgebung, in der die Rohrleitung installiert wird. Die Installation von Rohrleitungen erfordert weiterhin umfangreiche Kenntnisse über Schweiß- und Verbindungstechniken sowie über die Anwendung von Dichtungsmitteln. Die Inbetriebnahme umfasst die Überprüfung und Tests der Rohrleitung, um sicherzustellen, dass sie den gestellten Anforderungen entspricht und dass alle Systeme ordnungsgemäß funktionieren. Die Wartung von Rohrleitungen umfasst die Überwachung des Betriebs, die Wartung von Ventilen und Dichtungen sowie die Reparatur von Schäden oder Ausfällen.
Die Rohrstatik ist ein wesentlicher Aspekt des Rohrleitungsengineering und umfasst die Berechnung und Analyse der Belastungen und Verformungen von Rohrleitungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Die Druckgeräterichtlinie (DGRL) ist eine EU-Richtlinie, die die Anforderungen für die Konstruktion, Herstellung und Prüfung von Druckgeräten und -behältern festlegt. Die Einhaltung der DGRL ist für alle Hersteller von Druckgeräten und Rohrleitungen in der EU verpflichtend.
Die Rohrstatik nach der DGRL umfasst die Berechnung und Analyse der Belastungen und Verformungen von Rohrleitungen unter Berücksichtigung der Anforderungen der DGRL. Hierbei müssen die Rohrleitungen so ausgelegt werden, dass sie den Anforderungen der DGRL entsprechen und gleichzeitig den Anforderungen der Anwendung gerecht werden.
Die Berechnung der Rohrstatik umfasst die Bestimmung der Lasten, die auf die Rohrleitung wirken, wie der Druck, die Temperatur, die Gewichtsbelastung und die Kräfte durch Bewegung oder Vibration. Die Verformungen der Rohrleitung werden berechnet, um sicherzustellen, dass die Rohrleitung den Anforderungen der Anwendung und der DGRL entspricht.
Die Berechnung der Rohrstatik erfolgt mithilfe von dem Programm Rohr 2, welches speziell für diese Aufgabe entwickelt wurde. Die Programme basieren auf den gesetzlichen Vorgaben sowie auf den grundlegenden Prinzipien der Mechanik und der Materialwissenschaften. Die Ergebnisse der Berechnungen werden in Form von Tabellen dargestellt, die zur weiteren Bearbeitung verwenden.
Die Einhaltung der Anforderungen der DGRL bzw. AD2000 ist für alle Hersteller von Druckgeräten und Rohrleitungen in der EU verpflichtend. Die Einhaltung dieser Anforderungen gewährleistet, dass die Rohrleitungen und Druckbehälter sicher und zuverlässig sind und den Anforderungen der Anwendung gerecht werden.
Die Bauteildimensionierung im Rohrleitungsbau ist ein weiterer Aspekt der Konstruktion und des Designs von Rohrleitungssystemen. Eine sorgfältige Bauteildimensionierung ist entscheidend für die Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Rohrleitungssystemen und für die Optimierung der Kosten.
Die Bauteildimensionierung bezieht sich auf die Berechnung der Abmessungen von Komponenten wie Rohren, Armaturen, Ventilen und Flanschen, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Anwendung und den relevanten Standards entsprechen. Die Dimensionierung von Rohrleitungskomponenten hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Druck, der Temperatur, dem Durchfluss und der Art des transportierten Mediums.
Die Bauteildimensionierung wird üblicherweise mithilfe von Berechnungsprogrammen durchgeführt, die auf den relevanten Standards und Richtlinien basieren. Die Ergebnisse der Berechnungen werden überprüft und bewertet, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Anwendung gerecht werden.
Die Dimensionierung von Rohren hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel dem Betriebsdruck, der zulässigen Druckbelastung des Materials, der Wandstärke und dem Durchmesser. Die Dimensionierung von Armaturen und Ventilen hängt von Faktoren wie dem Druckabfall, dem Durchfluss und der Art des transportierten Mediums ab.
Die Bauteildimensionierung hat auch Auswirkungen auf die Kosten von Rohrleitungssystemen. Eine sorgfältige Dimensionierung kann dazu beitragen, die Kosten zu optimieren, indem sie sicherstellt, dass die Komponenten effizient und kosteneffektiv eingesetzt werden. Eine falsche Dimensionierung kann jedoch zu höheren Kosten führen, indem sie zu unnötigem Materialverbrauch oder zu Leistungseinbußen führt.
Piping engineering is an important part of the engineering discipline that deals with the design, installation, operation, and maintenance of pipelines. Piping is used in a variety of applications, including fluid and steam handling, wastewater disposal, potable water supply, and process industries.
Pipeline engineering encompasses a variety of technical disciplines, including mechanics, thermodynamics, hydraulics, materials science, and control engineering. Piping design and construction requires a deep understanding of these disciplines as well as extensive knowledge of application requirements.
Piping engineering begins with the planning and design of the pipeline. Here, the requirements of the application, the pipeline route, the type of medium to be conveyed, the pressure and the temperature must be taken into account. The selection of piping materials is also an important factor, as materials must be selected based on the application and operating or design conditions.
Another important aspect of pipeline engineering is the installation of the pipeline. Many factors must be considered, such as the mounting options, the type of building, the installation height of the pipeline and the environment in which the pipeline will be installed. Installation of piping continues to require extensive knowledge of welding and jointing techniques and the use of sealants. Commissioning includes inspection and testing of the pipeline to ensure that it meets the set requirements and that all systems are functioning properly. Pipeline maintenance includes monitoring operations, servicing valves and seals, and repairing damage or failures.
Pipe structural analysis is an essential aspect of pipeline engineering and involves the calculation and analysis of the loads and deformations of pipelines under various operating conditions. The Pressure Equipment Directive (PED) is an EU directive that sets out the requirements for the design, manufacture and testing of pressure equipment and vessels. Compliance with the PED is mandatory for all manufacturers of pressure equipment and piping in the EU.
Pipe statics according to the PED includes the calculation and analysis of the loads and deformations of pipelines, taking into account the requirements of the PED. Here, the piping must be designed to meet the requirements of the PED and at the same time meet the requirements of the applic
The calculation of pipe statics includes the determination of the loads acting on the pipeline, such as the pressure, temperature, weight load and forces due to movement or vibration. Pipeline deformations are calculated to ensure that the pipeline meets the requirements of the application and the PED.
The calculation of the pipe statics is performed with the help of the program Pipe 2, which was specially developed for this task. The programs are based on the legal requirements as well as on the basic principles of mechanics and material science. The results of the calculations are presented in the form of tables, which use for further processing.
Compliance with the requirements of the PED or AD2000 is mandatory for all manufacturers of pressure equipment and piping in the EU. Compliance with these requirements ensures that piping and pressure vessels are safe and reliable and meet the requirements of the application.
Component sizing in piping design is another aspect of piping system construction and design. Careful component sizing is critical to ensuring the safety and reliability of piping systems and to optimizing costs.
Component sizing refers to calculating the dimensions of components such as pipes, fittings, valves and flanges to ensure that they meet the requirements of the application and the relevant standards. The dimensioning of piping components depends on various factors, such as pressure, temperature, flow rate and the type of transported medium.
Component dimensioning is usually performed using calculation programs based on the relevant standards and guidelines. The results of the calculations are reviewed and evaluated to ensure that they meet the requirements of the application.
The dimensioning of pipes depends on various factors, such as the operating pressure, the permissible pressure load of the material, the wall thickness and the diameter. The sizing of fittings and valves depends on factors such as the pressure drop, the flow rate and the type of medium being transported.
Component sizing also affects the cost of piping systems. Careful sizing can help optimize costs by ensuring that components are used efficiently and cost-effectively. However, incorrect sizing can result in higher costs by leading to unnecessary material consumption or performance degradation.
