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Fakultät Maschinenwesen
ZET - ZENTRUM für ENERGIETECHNIK
Vorstellung des neuen Technikums der TU Dresden
Dr.-Ing. Karin Rühling
VDI AK Stadttechnische Erschließung  Dresden, 16.
09.14
Komplexe - Forschungsbereiche im Technikum ZET
Fakultät Maschinenwesen
Komplex 1 Ausbildungskernreaktor AKR-2
Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik
Prof. Dr.-Ing. habil. A. Hurtado
NEUBAU 2007 -2011
Komplex V
Energieverfahrens- und
Brennstofftechnik (K2)
Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung
Prof. Dr.-Ing. M. Beckmann
Komplex K Lehr- und Versuchskraftwerk (K3)
Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen
Prof. Dr.-Ing. U. Gampe
Komplex T Turbomaschinen (K4)
Professur für Turbomaschinen und Strahltriebwerke
Prof. Dr.-Ing. habil. K. Vogeler
Komplex R Rationelle Energieanwendung/
Regenerative Energien (K5)
Professur f. Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung
Prof. Dr.-Ing. C. Felsmann
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Zentrum für Energietechnik (ZET)
Folie 2
Ringen seit 1994 um „REKONSTRUKTION“
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7,5 Mio € Budget ?!?
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Folie 3
„Energieinnovationen“ seit 1904
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Johann Andreas Schubert
Richard Mollier
1808- 1870
1863-1935
Maschinenlaboratorium und Heizkraftwerk links: 1910 rechts: 2005
Turbinen: Laval-Turbine (110 kW) und Brown-Boveri-Parson-Turbine (130 kW)
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Folie 4
HISTORIE am STANDORT
1900 -1904
Zentrale Strom- und
Wärmeversorgung des
Campus
1945
-
2003
2004
-
2006
2007 – Beginn Abbruch
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August 07
Folie 5
Fotos: Rhein
Dezember 07
Aktueller Stand EW Bau 05.05.2005 – lt. SIB
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13,3 Mio €
Umbau und Modernisierung HKW+ Neubau K4
 Kostendifferenz von
5,8 Mio €
OHNE ÄNDERUNG DER NUTZERFORDERUNG
Quelle: Architekturbüro Knerer + Lang
Zusammensetzung
 1,9 Mio € - in ES Bau fehlende Positionen
 2,4 Mio € - in ES Bau nicht auskömmlich geplant
(z.B. Schallschutz) bzw. Preissteigerungen am
Weltmarkt
 1,5 Mio € - Erhöhung Planungskosten
Weitere Restriktionen ggf. durch städtebauliche Erwägungen sowie relativ dominierende Technikgebäude im
Campus
+
Baugrunduntersuchung steht aus
Foto: Rühling
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Folie 6
Neubauvorschlag KNERER + LANG
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11,3 Mio €
Neubau K2 + K3 + K4 + K5
 Kostendifferenz von
Quelle: Architekturbüro Knerer + Lang
3,8 Mio €
Suchen nach Kostenreduktionspotential zwingend
Kompromiss - Streckung über 2 Doppelhaushalte
Optionen für Verlagerung in 2009/2010
K2 + K3 + K4 + K5
 1,3 bis 2,0 Mio € - Medientechnische
Infrastruktur (z.B. K3 und K5)
 1,8 bis 2,5 Mio € - Bauseits zu realisieren
 Planungskosten ???
Foto: Rühling
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Folie 7
Neubauvorschlag KNERER + LANG
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11,3 Mio €
Architekturbüro Knerer + Lang
Neubau K2 + K3 + K4 + K5
Vorteile:
 Ein Technikgebäude im Campus am
Standort des alten HKW
 Jetzige höchste Gebäudekante des PAUERBau wird nicht überschritten
 Besseres Handling des Schallschutzes K4
K2 + K3 + K4 + K5
 Vereinfachtes Genehmigungsrecht für
Lehr-und Versuchskraftwerk K3
Nachteile:
 Geringere Hauptnutzflächen
 Höhere Kosten für Baustelleneinrichtung
Foto: Rühling
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Folie 8
Arbeitsfähigkeit sichern
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Notwendige Unterstützung
1
2
3
4
1.
Bereitstellen der fehlenden 3,8 Mio € im
Doppelhaushalt 2009/2010
2.
Unbürokratische Vorbereitung von Flächen im
Bestand des WALTHER- PAUER-Baus (z.B.
Labortrakt)
3.
Bereitstellen und Herrichten von
Ausweichflächen (z. B. VVT-Halle, MERKELBau, MOLLIER-Bau)
G3
5
G2
PAUER- Bau
G1
K2 + K3 + K4 + K5
PAUER-Bau
1 – chemisches Labor
K2 + K3 + K4 + K5
2 – physikalisches Labor
3 – Laserlabor
4 – Ausweichfläche K2/ Brennstoff-Kinetik-Labor
5 - Sozialraum Labore
G1 – Zentraler Zugangstrakt ZET (öffentlich)
G2 und G3 – Laborgänge (intern)
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Foto: Rühling
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Folie 9
Meilensteine
Richtfest 02.04.2009
Grundsteinlegung 23.04.2008
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Folie 10
DER ZET-NEUBAU
Fundament 03/2008
Kellergeschoss 06/2008
Erdgeschoss 08/2008
Rohbau 02/2009 und
Schornsteinsanierung
2008 – Beginn Errichtung
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März 2008
Folie 11
Fotos: Rhein
Juni 2010
Architektur
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Gebäudedaten
Länge
Breite
Geschosse
Gebäudehöhe
50,00 m (max.)
28,00 m
Kellergeschoss
und 2 bzw. 3 Hauptgeschosse
-5,72 bis +16,10m (max.)
Bruttogeschossfläche
Hauptnutzfläche HNF
Nutzfläche NF
Bruttorauminhalt
4.369 m²
1.451 m²
1.519 m²
18.757m³
Architekturansatz
Integration in den Campus
sichtbar neues Element
mit Bezug zur Historie über Schornsteinintegration
und Farbgestaltung
Quaderstruktur
Vorhangfassade
Foto: Rühling/Willenberg
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zur variablen Durchdringung von Architektur und
Technik
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Folie 12
Komplex V
Energieverfahrens- und Brennstofftechnik
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Folie 13
K – Lehr-und Versuchskraftwerk
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 Performance des Kraftwerksprozesses
 Dampfinjektion für hohe Dampfmasseströme (optimale Position, optimale
Dampfparameter, Mischung mit Rauchgasen)
 Einfluss auf Strömung, Kühlung, Verhalten und Lebensdauer der Turbine
 Einfluss auf Verhalten und Leistung des Verdichters
 Wasseraufbereitung (Verfahren, Betrieb bei erhöhten Temperaturen)
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Folie 14
T– Turbomaschinen
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Gitterwindkanal
Turbinenrig
Kalibrierkanal
Durchflussmessstrecke
Turboverdichter
Druckbehälter
Schraubenverdichter
Lehrtriebwerk
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Folie 15
R– Rationelle Energieanwendung Regenerative Energien
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R11 Wohnungsstation
R12 Hausanschlussstationen
R21 Wärmespeicher
R22 Kältespeicher
R23 Wärmeübertrager
R24 Druckhaltung
R25 mKWK
R26 Wärmepumpe
R27 Kältemaschinen
R31 Solarthermie
R33 Photovoltaik
R81 Klimakammer
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Folie 16
K5 – Ausgewählte Highlights REGENERATIVE QUELLEN
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Photovoltaik
Solarthermie
Architekturintegration
Langzeittests
Netzrückwirkungen
Test neuer
Vakuumröhrentechnologie
Entwicklung solarer
Prozesswärmesysteme
Modell NARVA-Röhre
Erdwärmesonden
Fernwärme
Bidirektionale
Kopplung mit dem
lokalen Fernwärmenetz
Heizen und Kühlen
Langzeitvermessung
oberflächennaher
Einflüsse im
innerstädtischen Bereich
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Foto: Rühling/Willenberg
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Folie 17
Technische Details Energiefassade
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Fassade
Monokristalline Glas-Glas-Sondermodule
M107-28 GEG LK black, Rehmenlos
Hersteller
Leistung
Abmessungen
Konfiguration
SOLARWATT AG Dresden
9,95 kWp
1200 mm x 740mm
93 modules, 4 Strings, 2 Inv.
Dach 1 1. Sheddach-Reihe
Monokristaline Glas-Folien-Module
M 180-48 GET AK, Rahmen Al
Hersteller
Leistung
Abmessunge
Konfiguration
SOLARWATT AG Dresden
5.22 kWp
2000 mm x 680 mm
29 Module, 2 Strings, 1 WR
Dach 2 2. Sheddach-Reihe
aSi-Glas-Glas Dünnschicht-Module
SI S3 – 190, rahmenlos
Hersteller
Leistung
Abmessungen
Konfiguration
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Signet Solar GmbH Mochau
2.08 kWp
1100 mm x 2600 mm
12 Module, 4 Strings, 1 WR
Folie 18
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Vorhangfassade
2008
2009
fein strukturiertes vertikales Erscheinungsbild musste aufgegriffen werden
nur vertikale Elemente der Befestigung durften sichtbar sein
Farbe wie Fassade(ca. RAL 1035).
Integrales Architekturdesign basierte auf Maßen h x l 1,2 m x 0,6 m
(Richtpreis-Angebote von 2 Dünnschicht-Modulherstellern lagen vor)
Keiner dieser Anbieter unterbreitete in Ausschreibungsphase 2009 ein Angebot
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... auf der 2008 fixierten Fassade und “just in time” vor dem 01. Juli
2010
nur möglich mit dem Engagement der Firmen SOLARWATT AG (Fassaden-Sondermodule) und
Sunstrom GmbH (spezielle Unterkonstruktion)
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Der Beginn
photos: Sunstrom
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Fakultät Maschinenwesen
photos: Sunstrom
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photos: Sunstrom
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“Zustimmung im Einzelfall”
 ständige Personenbewegung
unterhalb der Fläche
 rein vertikales
Befesitigungssystem
Verantwortlich
Errichter der Anlage
Sunstrom GmbH
Versuchsablauf
Prüfkonzepmit der
Landesstelle für Bautechnik
abgestimmt
Ausführung am Institut für
Baukonstruktion der TU
Dresden
Testsituation und Modulzustand danach
Resttragfähigkeit und Bruchversuch mit < 2 kN/m²
photos: Institute of building construction
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Effizienz
Temperatureinfluss
Degradation
Kompontenalterung
”Standard” – Elektrische Leistungsdaten der Anlage
+ Detailmonitoring
an der Rückseite von 20 Modulen
Outdoor-System zur Kontrolle der U-I-Kurve
Steckverbinder aller marktrelevanten Hersteller
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Wirtschaftlichkeit PV-Gesamtanlage
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Einspeisevergütung
 39.14 EURct/kWh
 garantiert für 20 a
Instandhaltung
0
450 EUR/a
roof 2
cash value trend EUR
roof 1
Reparaturkosten
facade
0,5 % der Investkosten pro Jahr
Sponsoring
Signet Solar – alle Module Dach 2
SOLARWATT AG – 6 Module Dach 1
overall
0
5
10
15
20
25
30
35
year after initial operation
Amortisationszeit Gesamtanlage
Planungsdaten
aktuelles Ist fortgeschrieben
Prognose
spez. Ertrag
PMPP
kWp kW/(kWp×a) kWh
Fassade 9,95
578
7.044
Dach 1 5,22
889
5.875
Dach 2 2,08
866
2.215
Gesamt
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Ist
16.06.2010
bis
07.06.2011
17,3
707
Ist bis
16.06.2014
60.630
Zentrum für Energietechnik (ZET)
Ist
spez. Ertrag
Verhältnis
Ist/Prognose
kW/(kWp×a)
708
1.125
1.065
877
1,22
1,27
1,23
879
1,24
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Folie 27