Labor für EPT

 

 

Im neu eingerichteten Labor für Energieprozesstechnik werden unterschiedliche Prozesse der Energieumwandlung, Energiespeicherung und Energieübertragung veranschaulicht. Die Studierenden lernen in den folgenden Lehrveranstaltungen nicht nur die Gesetzmäßigkeiten und Phänomene unterschiedlicher Themengebiete kennen, sondern auch die Bedeutung und Vorgehensweise einer optimalen Versuchsdurchführung, wie Auswahl der Veruchsparameter, Messtechnik und Messunsicherheit, Dokumentation, Ergebnisdarstellung und kritische Diskussion der gewonnen Erkenntnisse.

  • Praktikum Energieprozesstechnik (Bachelor)
  • Praktikum Energietechnik (Bachelor)
  • Praktikum Brennstoffzelle (Master)

Das Labor für Energieprozesstechnik besitzt die folgenden Anlagen für Demonstrationszwecke und anwendungsorientierter Forschung mit Drittmittelprojekten und Industrieunternehmen.

  • Dampferzeuger und Dampfturbine
    Die beiden Apparaturen erlauben 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.
  • 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 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.
  • Radialgebläse
    Das frequenzumrichtergesteuerte Gebläse ermöglicht die Generierung verschiedener (Pumpen-)kennlinien. Die Anlagenkennlinie wird durch verschiedene Drosseleinstellungen variiert. Dadurch ergeben sich zahlreiche experimentelle Betriebspunkte, welche mit den bekannten Affinitätsgesetzen verglichen werden können. Die mobile Aufstellung erlaubt die Vorführung auch während der Vorlesung im Hörsaal.
  • 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).
  • 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 in ein Mollier-Diagramm (h-x) eingetragen und folglich die Kühlleistung des Modells bestimmt.
  • Wasserturbinen (Pelton und Francis)
    Eine Freistahlturbine (Pelton) kann experimentell hinsichtlich des optimalen Betriebspunktes (Umfangsgeschwindigkeit versus Freistahlgeschwindigkeit) untersucht werden. Die Francis-Turbine besitzt zur Volumenstromregelung variable Leitschaufel. Folglich kann hier die Problematik der Stoßverluste bei nichtkongruenter Schaufelanströmung experimentell und anhand der Geschwindigkeitsdreiecke theoretisch verifiziert werden.
  • Brennstoffzellen mit 50W Leistung (Lernmodule)
    Mit dem 50 W Brennstoffzellen-Lernsystem 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.
  • Brennstoffzellen mit 1,2 kW Leistung
    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.
  • Solare Wasserstofferzeugung
    Die Kombination dieser Einheit mit den Brennstoffzellen-Lernsystemen ermöglicht es, Experimente über die gesamte Energiewandlungskette von der solaren Strahlungsenergie bis zum elektrischen Endverbraucher durchzuführen. Damit kann die komplette Energieumwandlungskette untersucht und mit Hilfe von Wirkungsgraden bewertet werden. Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom lädt über einen Laderegler die Batterien der Einheit. Die Systemsteuerung sorgt für den Betrieb des Wasserstoffgenerators (PEM-Elektrolyseur).
  • Metallhydridspeicherversuchsstand
    Die Studierenden lernen das Betriebsverhalten der Metallhydridreaktoren kennen, die als Wasserstoff- und Wärmespeicher eingesetzt werden. Daten zu Gleichgewicht des chemisch reagierenden Gas-Feststoff-Systems werden erfasst und die effektive Reaktionskinetik modelliert.
  • Brennstoffzellenheizkraftwerk
    Die Demonstrationsanlage besteht aus den Hauptkomponenten Brennstoffzelle, elektrischer Verbraucher und Wärmeverbraucher. Ziel ist es, den Studierenden 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.

Im Labor Energieprozesstechnik werden Anlagen zur Energieumwandlung, Energiespeicherung und Energieübertragung für Abschlussarbeiten und anwendungsorientierte Forschung mit Drittmittelprojekten oder Kooperation mit Industrieunternehmen eingesetzt.

W in der Wassertorstraße
Raum WD.108