Forschungsbericht 2019
Technische Thermodynamik M-21
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schmitz
Institut auf TORE
Institutswebsite
Die Technische Thermodynamik beschreibt die Verknüpfung der einzelnen Energien und Energietransportformen und die Grenzen, die den Energiewandlungen bei Prozessen gesetzt werden. Sie ist damit die grundlegende Ingenieurwissenschaft für die Energie- und Verfahrenstechnik.In der Forschung befasst sich das Institut mit numerischen und experimentellen Untersuchungen von komplexen Energiesystemen. Ein Schwerpunkt bildet dabei die dynamische Simulation von Sektorkopplungen (Gas, Wärme, Strom) mit der TransiEnt Library und der Beurteilung von Energiesystemen bzgl. Wirtschaftlichkeit, CO2-Emissionen und Resilienz. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Anwendung und Bewertung von Strom-Wärme-Strom-Speichern. Die dynamische Modellierung hilft auch bei der Entwicklung von CO2-Abscheideverfahren, bei der Verbesserung von Eichnormalen und bei der Erprobung neuer Regelungskonzepte für Gebäude. Kühlung und Klimatisierung sind Gegenstand mehrerer experimenteller Forschungsvorhaben sowohl in mobilen als auch in stationären Anwendungen. Für Flugzeuge müssen aufgrund der höheren Elektronikdichte völlig neue Kühlarchitekturen und für Elektrofahrzeuge neue Strategien für die Batteriekühlung entwickelt werden. Auch für Gebäude sind umweltverträgliche Klimatisierungskonzepte erforderlich, wie z.B. lokale Kühlung mit Phase Change Materials (PCM) oder Be- und Entfeuchtung mit Sorptionsmaterialien.
Publikationen
- Using Modelica to assess the resilience of a heat supply system - inProceedings
Senkel, Anne; Schmitz, Gerhard
Proceedings of Building Simulation 2019 : 16th Conference of IBPSA : Rome, Italy, 2-4 September 2019 / ed. by V. Corrado ... - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., 2019. - Seite 1941-1947
- Development of a Framework for Model Predictive Control (MPC) in a Large-Sized Low-Energy Office Building Using Modelica Grey-Box Models - inProceedings
Freund, Svenne; Schmitz, Gerhard
Building Simulation 2019: 16th Conference of IBPSA, Rome, Italy (2019-09)
- Desiccant-assisted air conditioning system relying on solar and geothermal energy during summer and winter - Article
Niemann, Peter; Richter, Finn; Speerforck, Arne; Schmitz, Gerhard
Energies 12 (16): 3175 (2019)
Open Access Publisher DOI
- Covering peak loads with phase change materials in a geothermal and desiccant assisted air conditioning system - inProceedings
Richter, Finn; Niemann, Peter; Schmitz, Gerhard
International Congress of Refrigeration, Montreal, Canada 1228: 4053–4060 (2019-08)
Publisher DOI
- Coupling of a two-phase natural circulation cooling system with latent heat storage for aircraft applications - inProceedings
Albertsen, Björn; Schmitz, Gerhard
International Congress of Refrigeration, Montreal, Canada 2019: 884–891 (2019-08)
Publisher DOI
- Wärme und Entropie: Doch, sie gehören zusammen! - book
Herwig, Heinz
- Experimental investigation of a ground-coupled air conditioning system with desiccant assisted enthalpy recovery during winter mode - Article
Niemann, Peter; Schmitz, Gerhard
Applied Thermal Engineering (160): 114017- (2019-09)
Open Access Publisher DOI
- Modeling of the Flow Comparator as Calibration Device for High Pressure Natural Gas Flow Metering in Modelica - inProceedings
Singh, Sukhwinder; Schmitz, Gerhard; Mickan, Bodo
International Flow Measurement Conference, Lisbon, Portugal (2019-06)
- Modeling and simulation of the start-up process of coal fired power plants with post-combustion CO₂ capture - Article
Marx-Schubach, Thomas; Schmitz, Gerhard
International Journal of Greenhouse Gas Control (87): 44-57 (2019-08)
Open Access Publisher DOI
- Experimental and numerical analysis of composite latent heat storage in cooling systems for power electronics - Article
Bezerra Helbing, Thomas; Schmitz, Gerhard
Heat and Mass Transfer/Waerme- und Stoffuebertragung 10 (55): 2949-2958 (2019-10-01)
Open Access Publisher DOI
- Wärmeübertragung: Physikalische Grundlagen und ausführliche Anleitung zum Lösen von Aufgaben, 4. überarbeitete und erweiterte Auflage - book
Herwig, Heinz; Moschallski, Andreas
- Analysis of refrigerant pipe pressure drop of a CO₂ air conditioning unit for vehicles - Article
Subei, Christoph; Schmitz, Gerhard
International Journal of Refrigeration (106): 583-591 (2019-10-01)
Open Access Publisher DOI
- Modeling of the flow comparator prototype as new primary standard for high pressure natural gas flow metering - inProceedings
Singh, Sukhwinder; Schmitz, Gerhard; Mickan, Bodo
13th International Modelica Conference, Regensburg 157: 671–678 (2019-03)
Open Access Publisher DOI
- Untersuchung einer zweiphasigen Naturumlaufkühlung von Leistungselektroniken im Flugzeug - Article
Albertsen, Björn; Schmitz, Gerhard
KI - Kälte, Luft, Klimatechnik 3: 50-55 (2019)
- Evaluating the Resilience of Energy Supply Systems at the Example of a Single Family Dwelling Heating System - inProceedings
Senkel, Anne; Bode, Carsten; Schmitz, Gerhard
13th International Modelica Conference, Regensburg 157: 655–662 (2019)
Open Access Publisher DOI
- Influence of excess power utilization in power-to-heat units on an integrated energy system with 100 % renewables - inProceedings
Bode, Carsten; Schmitz, Gerhard
Linköping Electronic Conference Proceedings (157): Art.-nr. 42, 413-422 (2019-03)
Open Access Publisher DOI
- Coupling of a Two-Phase Natural Circulation Cooling System with Latent Heat Storage for Aircraft Application - inProceedings
Albertsen, Björn; Schmitz, Gerhard
International Workshop on Aircraft System Technologies, Hamburg (2019-02)
- Scalable modelling of aircraft environmental control systems - Thesis
Jordan, Philip
Dr. Hut, München (2019)
- Technische Thermodynamik: Grundlagen, Anwendungen, Prozesse; 9. Auflage - book
Schmitz, Gerhard
Skriptenreihe Technische Thermodynamik, Vulkan Verlag: (2019)
- Auslegung und experimentelle Untersuchung eines 3-Fluid-Wärmeübertragers für Mehrquellen-Wärmepumpensysteme - Thesis
Oltersdorf, Thore
Dissertation 2019
- Investigation of a desiccant assisted geothermal air conditioning system - Thesis
Speerforck, Arne
Dr. Hut, München (2019)
Projekte
- Untersuchung der Kältemittelverteilung bei der parallelen Direktverdampfung
Laufzeit 2018 - 2021
Projektleitung: Schmitz, Gerhard
Mitarbeitende: Meinert, Robin
- Modellgestützte Entwicklung und Optimierung von Einrichtungen zur Durchflussmessung von Gasen bei hohem Betriebsdruck
Laufzeit 2017 - 2021
Projektleitung: Schmitz, Gerhard
Mitarbeitende: Singh, Sukhwinder
- Resilienz gekoppelter Energienetze mit hohem Anteil erneuerbarer Energien
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Laufzeit 2017 - 2021
Projektleitung: Schmitz, Gerhard; Becker, Christian; Kather, Alfons
Mitarbeitende: Senkel, Anne; Bode, Carsten; Heckel, Jan-Peter; Schülting, Oliver
- Modellbasierte Regelung komplexer gebäudetechnischer Anlagen zur Optimierung der Energieeffizienz und des Komforts (OPTIMOR)
Laufzeit 2017 - 2021
Projektleitung: Schmitz, Gerhard
Mitarbeitende: Freund, Svenne
- EnOB: Dyn-GSGK: Nutzung dynamischer geothermischer Systeme zur sorptionsgestützten nachhaltigen Klimatisierung
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Laufzeit 2016 - 2020
Projektleitung: Schmitz, Gerhard; Grabe, Jürgen
Mitarbeitende: Richter, Finn; Schuck, Matthias
- Entwurf, Bau und Erprobung eines PCM-Kühlplatten Verbunds für eine Naturumlaufkühlung von Flugzeugsystemen - LUFO-Projekt
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Laufzeit 2016 - 2020
Projektleitung: Schmitz, Gerhard
Mitarbeitende: Albertsen, Björn
- Verbundvorhaben: Future Energy Solution (FES) - Entwicklung eines kostengünstigen Massenenergiespeichers für die erneuerbaren Energien, Teilvorhaben: Detaillierte Untersuchung der Thermofluiddynamik eines heterogenen thermischen Schüttgutspeichers ..
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Laufzeit 2016 - 2020
Projektleitung: Schmitz, Gerhard
Mitarbeitende: Heyde, Michael von der
- DYNSTART - Anfahren und transientes Verhalten von Kraftwerken, Untersuchung von Dampfkraftprozessen und kombinierten Gas- und Dampfprozessen mit CO²-Abtrennung unter den Randbedingungen einer hohen fluktuierenden regenerativen Einspeisung
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; Laufzeit 2015 - 2019
Projektleitung: Schmitz, Gerhard; Werner, Herbert
Mitarbeitende: Marx-Schubach, Thomas
Kooperationspartner
- Jiliang Universität, Hangzhou, China
- Jiaotong University, Shanghai, China
- University of Maryland, USA
- University of Canterbury, Christchurch, New Zealand
- Tongji University Shanghai, China