Die Arbeitsgruppe Thermische Energiesysteme und Biomassenutzung beschäftigt sich mit der Entwicklung und Untersuchung von innovativen Technologien zur Energieumwandlung und effizienten Methoden der Wärmeerzeugung. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die experimentelle Entwicklung von Technologien auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung von Vergasungsprozessen und Brennstoffzellen. Zusätzlich beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit der experimentellen Untersuchung von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC), sowie der Entwicklung von Verfahren zur Degradationsminderung.

In gemeinsamen Forschungsprojekten werden Verbrennungssimulationen von Schmelz- und Glühöfen durchgeführt und das Wärmemanagement verschiedener Systeme mit Hilfe numerischer Simulationsmethoden untersucht. Die numerischen Simulationen werden mit Hilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD), Finite Elemente Methoden (FEM) und Lattice-Boltzmann Methoden (LBM) durchgeführt.

Eine Auswahl aktueller Forschungsprojekte der Arbeitsgruppe Thermische Energiesysteme und Biomassenutzung ist nachfolgend aufgelistet:

• Thermische Charakterisierung von Industrieöfen mit Mehrphasenströmungen
• CFD gestützte Brenner- und Prozessoptimierung
• CFD-Verbrennungssimulation von feststoffbeladenen Gasströmungen
• Untersuchung der Partikel-/Fluidinteraktion in Industrieöfen
• Numerische Untersuchung der Verbrennung und des Wärmprozesses von Stahl in industriellen Wiedererwärmungsöfen
• Numerische Modellierung von Gas/Festkörper-Interaktionen in Hochtemperaturanwendungen mittels gekoppelten CFD/FEM-Simulationen
• Entwicklung und Validierung einer numerisch effizienten Simulation für den Abkühlprozess von Nahtlosrohren in einem Hubrechenkühlbett
• Experimentelle Untersuchung von Verbrennungen von niederkalorischen Brennstoffen mit Reinsauerstoff
• Experimentelle Entwicklung eines Wärmerückgewinnungssystems für Oxy-fuel Anlagen mittels interner Reformierung des Brennstoffes
• CFD Simulationen von Dampfsterilisationsprozessen
• Numerische Untersuchung von Dampfsterilisatoren der Zukunft
• CFD Simulation von Dampfsterilisatoren zur Wiederaufbereitung von Medizinprodukten
• Entwicklung von Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalysetools für Festoxidbrennstoffzellen und -elektrolysezellen
• Degradationsmonitoring und Betriebsoptimierung von Hochtemperaturelektrolyseuren
• Reversible Festoxidzelle für elektrochemische Energieumwandlung und Energiespeicherung
• Experimentelle Charakterisierung und Evaluierung von Sonderbrennstoffen (wie z.B.: Ammoniak, Holz-Synthesegas, Biogas, Diesel, Ethanol, ...) als Brennstoff für Festoxidbrennstoffzellen
• Elektrochemische Charakterisierung und Performance Bewertung von SOC-Stacks im reversiblen Betrieb
• Industrielle Wasserstoff-Feuerungssysteme
• Dekarbonisierungvon Feuerungssystemen durch Wasserstoffanreicherung

Infrastruktur

Testanlagen:

• Mechanische Werkstätte
• Chemielabor
• Brennstoffzellenlabor
• Reformierungsprüfstand
• Modellfeuerungsanlage mit Kamin bis 1,2 MW
• Rückkühlanlage bis ca. 5 MW
• Mobile Wärmequellen und Wärmesenkenanlagen
• Klimakammer(n) für Temperaturen von -20 bis +40°C
• PKW- Klimaanlagenversuchsstand
• Absorptions- Wärmepumpe/ -kälteanlage

Messtechnik:

• Gängige Sensoren für Durchfluss, Temperatur, Druck, Feuchte, etc.
• Flammenionisationsdetektor (FID)
• Gasanalysatoren (GA)
• Gaschromatographen (GC)
• Infrarot - Spektrometer