Das Labor für Energie- und Wasserstofftechnik besitzt u.a. die folgenden Anlagen für Praktika im Rahmen der Lehre sowie für anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung im Rahmen von Drittmittelprojekten und Industriekooperationen:

• Solare Wasserstofferzeugung
  Diese Anlage besteht aus einer Photovoltaikanlage, einem Batteriespeicher und einem Wasser-Elektrolyseur. Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom lädt über einen Laderegler die Batterien der Einheit. Die Systemsteuerung sorgt für den Betrieb des Wasserstoffgenerators (PEM-Elektrolyseur). In Kombination dieser Einheit mit Brennstoffzellen, s.u. können Untersuchungen über die gesamte Energiewandlungskette von der solaren Strahlungsenergie bis zum elektrischen Endverbraucher durchgeführt werden.
   
• Energieübertragung mittels Strahlung
  Mit Hilfe dieses Versuchsstandes lassen sich verschiedene Gesetzmäßigkeiten der Wärmeübertragung durch Strahlung experimentell reproduzieren (Lambert'sche Gesetze, Stefan-Boltzmann Gesetz, Kirchhoff'sche Gesetze).
   
• Künstliche Sonne, Photovoltaik, Solarthermie
  Mit Hilfe dieses Versuchsstandes können im Labor mittels einer künstlichen Sonne (Halogenstrahlerfeld) u.a. Photovoltaik-Module und Solarkollektoren unter definiert einstallbaren Bedingungen (Strahlungsintensität, Einstrahlwinkel, Verschattung, etc.) bestrahlt und die elektrischen bzw. thermischen Energieerträge untersucht werden.                                                                                                                         
• Metallhydridspeicherversuchsstand
  Die Studierenden untersuchen das Betriebsverhalten von Metallhydridreaktoren, welche als Wasserstoff- und Wärmespeicher eingesetzt werden können. Daten zu Gleichgewicht des chemisch reagierenden Gas-Feststoff-Systems werden erfasst und die effektive Reaktionskineti modelliert.                                                                                                           
• Brennstoffzellensystem, Leistung 50W                           
  Mit dem 50 W-Brennstoffzellensystem werden ingenieurtechnische Grundlagen sowie weiterführende Kenntnisse über die Gesamtzusammenhänge eines Brennstoffzellensystems vermittelt: Aufbau und Funktionsprinzip, Kennlinien, Aufstellen und Auswerten von Bilanzgleichungen für Energie und Entropie, energetische und exergetische Wirkungsgrade, System- und Leistungselektronik. Herzstück des modular aufgebauten Systems ist eine luftgekühlte 50 W-PEM-Brennstoffzelle mit offener Kathode.
                                                                                                                                                                  
• Brennstoffzellensystem, Leistung 1,2 kW
  Die Kombination von Wasserstoffspeichern, Brennstoffzelle und Batterietechnik zu Hybridsystemen erlaubt die Gestaltung autarker Energie- oder Backup-Systeme. Mit Hilfe des Systems werden den Studierenden Kenntnisse in der Auslegung von Energiesystemen mit Brennstoffzellentechnik auf Basis industrieller Systemkomponenten vermittelt. Es handelt sich um ein vollwertiges Energiesystem für den Betrieb von Verbrauchern mit einer Nennleistung bis 1,2 kW.
   
• Brennstoffzellenheizkraftwerk
  Diese Anlage besteht aus den Hauptkomponenten Brennstoffzelle, elektrischer Verbraucher und Wärmeverbraucher. Ziel ist es, das Prinzip, die Funktionsweise und die wichtigsten Eigenschaften der Technologie der Kraft-Wärme-Kopplung am Beispiel eines Brennstoffzellenheizkraftwerks anschaulich zu vermitteln. Im Rahmen der Auswertung werden Betriebscharakteristik und Eigenverbrauch der Brennstoffzelle sowie Nutzungsfaktor, Stromkennzahl, Stromausbeute und die Primärenergieersparnis des Gesamtsystems ermittelt.
   
• 100kW-Brennerversuchsstand
  Mit dieser Anlage können praxisnah Verbrennungsprozesse und Wärmeübertragungsphänomene untersucht werden (100kW-Feuerungswärmeleistung, Industrie-Standardkomponenten). Diese Anlage steht in direktem Bezug zu den Bestrebungen in der Industrie, die Prozesswärmeerzeugung effizienter zu machen und auf erneuerbare Energieträger umzustellen.
   
• Dampfkraftwerk
  Diese Anlage erlaubt die Darstellung des kompletten Clausius-Rankine Dampfkraftprozesses inklusive der dafür notwendigen Komponenten wie, Speisewasserbehälter und –pumpe, Feuerung, Dampferzeugung, Überhitzung, Kondensator und –Kondensatpumpe, Kühlwasserkreislauf sowie alle für den Betreib notwendigen Messkreise, Regelstrecken und Sicherheitseinrichtungen.
   
• Gasturbine
  Mithilfe dieses Versuchsstandes können die Studierenden den offenen Joule Prozess mit den Komponenten Verdichter, Brennkammer, Turbine, Generator und alle notwendigen Subsysteme (wie z.B. Schierölsystem) kennen lernen. Das Betriebsverhalten wird anhand der Variation verschiedener Versuchsparameter experimentell untersucht und in Kennfeldern verglichen.
   
• Blockheizkraftwerk auf Basis thermoelektrischer Generatoren (Forschungsthema)
  Mit dieser Anlage wird elektrischer Strom auf Basis thermoelektrischer Generatoren mit Hilfe des sog. Seebeck-Effektes erzeugt, d.h. lautlos und ohne bewegliche Teile. Als Energieträger können alle Brenngase, z.B. Erdgas oder Wasserstoff eingesetzt werden. Ziel des Forschungsthemas ist es, kleinskalige, kosten- und energieeffiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zu entwickeln, sog. Nano-BHKW, welche künftig eine sinnvolle Ergänzung in einem regenerativen, denzentralen Energiesystem darstellen können, insbesondere in Zeiten der sog. Dunkelflaute.
   
• Kalorimeter
  Diese Apparatur erlaubt die experimentelle Bestimmung des Heizwertes verschiedener Brennstoffe. Die bei der Oxidation eines Brennstoffes mit reinem Sauerstoff entstehende Reaktionswärme kann in einem nahezu adiabat abgeschlossenen System anhand des Temperaturanstieges eines Wasserbades gemessen werden. Die genaue Masse des eingesetzten Brennstoffes wird ebenfalls benötigt. Diese wird mit einer Präzisionswaage bemessen. Im Anschluss erfolgt der Vergleich und Diskussion der experimentell bestimmten Heizwerte mit den Werten aus der Literatur.
   
• Nasskühlturm
  Das Modell im Maßstab 1:150 ermöglicht eine realistische Darstellung des Betriebsverhaltens eines Nasskühlturms. Wichtige Versuchsparameter wie die Temperatur des zu kühlenden Wassers, die Strömungsgeschwindigkeit oder die Packungsdichte der Einbauten können experimentell untersucht werden. Die Ergebnisse werden u.a. in ein Mollier-Diagramm (h-x) eingetragen und folglich die Kühlleistung des Modells bestimmt.                                                                                                                                          
• Windkanal
  Mit dieser Anlage können verschiedene Untersuchungen zu Strömungsmaschinen (z.B. Windräder, Ventilatoren, Gebläse) durchgeführt werden. Insbesondere können hiermit die Affinitätsgesetze zur Auswahl und Dimensionierung von Strömungsmaschinen experimentell nachgebildet werden, indem in der Anlage verschiedene drehzahlvariable Ventilatoren zum Einsatz kommen.                                                                                                                                                                  
• Wasserturbinen (Pelton und Francis)
  Diese Anlagen dienen der Untersuchung von Wasserturbinen. Eine Freistahlturbine (Pelton) kann experimentell hinsichtlich des Betriebsverhaltens und des optimalen Betriebspunktes (Umfangsgeschwindigkeit versus Freistahlgeschwindigkeit) untersucht werden.
  Die Francis-Turbine besitzt verstellbare Leitschaufeln und kann ebenfalls bezüglich ihres Betriebsverhaltens und optimaler Betriebspunkte unterersucht werden. Auch kann hier beispielsweise die Problematik der Stoßverluste bei nichtkongruenter Schaufelanströmung experimentell und anhand von Geschwindigkeitsdreiecken verifiziert werden.

Neben der Lehre finden im Labor experimentelle Arbeiten im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten sowie Industriekooperationen statt (Studien-, Projekt-, Bachelor-, Master-, Promotionsarbeiten, HiWi-Tätigkeiten).

Forschungsprojekte:

https://www.th-nuernberg.de/fakultaeten/vt/forschung/forschungsfelder-projekte/energietechnik/