Labore und Ausstattung

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Druckmesser
Druckmesser
© Dirk Mahler, Fraunhofer IFF

Versuchstechnikum

Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen Verbrennungs-, Vergasungs- und Gasaufbereitungsprozesse. Dafür nutzen wir die in den Technika bereitstehenden Versuchs- und Pilotanlagen in unterschiedlichen Leistungsklassen, wie:

  • Stationäre Wirbelschichtfeuerung SWSF 100 (ca. 15 kW Feuerungswärmeleistung),
  • Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung ZWSF 100 (ca. 60 kW Feuerungswärmeleistung),
  • Stationärer Wirbelschichtvergaser WSV 400 mit Gasreinigung und Gasmotor (33 kW elektrische Leistung) sowie wahlweise Stirling-Motor (7 kW elektrische Leistung),
  • Wirbelschichtvergasungsanlage mit Gasreinigung und -konditionierung sowie Brennstoffzelle (1 kW elektrische Leistung).

Diese halbtechnischen Versuchsanlagen gestatten die Durchführung von projektbegleitenden Eignungstests für unterschiedlichste Brennstoffe mit der Wirbelschichttechnologie und bilden damit die Grundlage für die Konzeption und Planung von Energiewandlungsanlagen auf dieser technologischen Basis.

Wirbelschichtvergasungsanlage WSV 400
Wirbelschichtvergasungsanlage WSV 400
© Fraunhofer IFF

Die stationäre Wirbelschichtvergasungsanlage (WSV 400) ist mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen ausgestattet. An dieser Versuchsanlage im Technikumsmaßstab können die verschiedensten Biomassen vergast und die Eigenschaften des erzeugten Brenngases untersucht werden.

Zündstrahlmotor-Generator-Modul, zur Untersuchung der energetischen Nutzung von Vergasungsgas
Zündstrahlmotor-Generator-Modul
© Fraunhofer IFF

Zur Untersuchung der energetischen Nutzung von Brenngas aus Biomasse kann auch ein Zündstrahlmotor-Generator-Modul mit 33 kW elektrischer Leistung genutzt  werden. Hier stehen Untersuchungen zum Langzeitstandverhalten deratiger Anlagen im Vordergrund.

Strirling-Motor-BHKW (7 kW elektrisch) zur Untersuchung der energetischen Nutzung von Vergasungsgas
Stirling-Motor-BHKW
© Fraunhofer IFF

Mit dem erzeugten Gas aus dem stationären Wirbelschichtvergaser kann ein Stirling-Motor-BHKW mit 7 kW elektrischer Leistung betrieben werden.

Versuchsanlage für die Biomassevergasung
Wirbelschichtvergasungsanlage
© Dirk Mahler, Fraunhofer IFF

Unsere Kraft-Wärme-Kopplungs-Pilotanlage ist mit einem Gasgenerator, Modulen zur Gasaufbereitung und mit nachfolgender Gasnutzung in einer Brennstoffzelle ausgestattet. Mit deratigen Anlagen können hohe Wirkungsgrade bei der Stromerzeugung erreicht werden. 

Labor Prozessentwicklung

Das Labor für die Prozessentwicklung ist mit zahlreichen Geräten ausgestattet, um die Gaszusammensetzung von bei der Vergasung bzw. Verbrennung von Biomasse, Brenn- und Reststoffen erzeugten Brenn- bzw. Rauchgasen zu analysieren.

Zur Verfügung stehen

  • ein stationärer Wirbelschichtvergaser im Labormaßstab,
  • eine variable Brenngasreinigung im Labormaßstab,
  • eine Gasmischanlage für Synthesegase und
  • umfangreiche Gasmesstechnik (Gaschromatograph, Wärmeleitfähigkeitsdetektor, Infrarotspektrometer).

Zusätzlich verfügt das Labor über moderne MSR-Technik zur Realisierung und zum Test von Steuer- und Regelungsprozessen für thermische Anlagen. Die Messtechnik umfasst auch Systeme zur Abgas- und Brenngasanalyse, Teer- und Staubmessung und der lokalen Online-Sauerstoffmessung in Brennräumen.

Laborwirbelschichtvergasungs- und Gasreinigungsteststand
Laborwirbelschichtvergasungs- und Gasreinigungsteststand
© Fraunhofer IFF

Im Virtual Development and Training Center (VDTC) des Fraunhofer IFF Magdeburg kann eine Laborwirbelschicht-
vergasungsanlage mit einem Gasreinigungsteststand betrieben werden, um mit unterschiedlichen Vergasungs-
mitteln (Luft, Dampf, Sauerstoff) und variablen Katalysatormaterialien die Effizienz von Vergasungs-
prozessen zu untersuchen.

Labor Elektrotechnik

Für das Themenfeld Elektrische Energiesysteme ist ein Labor inklusive der dazu gehörenden Steuerungs- und Informationstechnik sowie der Netzmesstechnik vorhanden. Hier entwickeln wir Komponenten, die zum intelligenten Energieaustausch mit dem elektrischen Netz erforderlich sind. Entsprechend der Anforderungen der Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden mikrocontrollerbasierte Systeme, insbesondere für die Messung, Steuerung und Regelung elektrischer Systeme, entwickelt, aufgebaut und in entsprechende Systeme integriert. Dieses Labor ist auf intelligente elektrische Energiesysteme ausgerichtet.

  • Versuchsplattform Elektromobilität

    Elektrotankstelle vor dem VDTC, am Fraunhofer IFF Magdeburg

    Die universell ausgestatteten Stromtankstellen am Fraunhofer IFF, Standort VDTC, ermöglichen eine Variation und den Test von unterschiedlichen Bedienkonzepten. Darüber hinaus entwickeln und testen wir neue Informations- und Kommunikationstechnologie-Komponenten zum Datenaustausch zwischen Elektrofahrzeugen und Stromtankstellen. Testen Sie mit Ihrem Elektrofahrzeug die Stromtankstelle, die an diesem Standort für Sie zur Verfügung steht.

  • Synchrone Netzmesstechnik (Phasor Measurement Units und Power Quality-Messgeräte)

    Phasor Measurement Unit

    An mehreren, bundesweit verteilten Standorten sind unter Beteiligung des Fraunhofer IFF hochpräzise, über GPS-Zeit synchronisierte Messgeräte installiert. Damit erfassen wir die elektrischen Parameter des Energienetzes. Wir arbeiten daran, die Stabilität des Energienetzes zu gewährleisten, indem wir diese Daten analysieren. Darüber hinaus erschließen wir neue Anwendungsmöglichkeiten für diese Messsysteme.

  • Speicherprogrammierbare Steuerungen und Mikrorechner

    Arbeitsplatz im Elektroniklabor

    Industrielle Steuerungstechnik ist die Grundlage für den Betrieb von elektrischen Geräten und Anlagen. Mit Testaufbauten werden Hard- und Software entwickelt und in den Funktionen geprüft, bevor sie zum Einsatz gelangen. Dafür nutzen wir unseren Teststand mit steuerbaren Erzeugern, Lasten und Speichern.

Digital Engineering Equipment

Turbine eines Flusswasserkraftwerkes mit Stromlinien
Turbine eines Flusswasserkraftwerkes mit Stromlinien
© Wolfram Heineken, Fraunhofer IFF


VR-Darstellung von Simulationsergebnissen
Ergebnisse aus Simulationen werden zur besseren Darstellung in Virtual Reality Umgebungen aufbereitet
© Kathleen Hänsch, Fraunhofer IFF

Neben den notwendigen experimentellen Untersuchungen zur Ermittlung der Machbarkeit und des Potenzials eines Verfahrensprinzips oder einer Anlage werden modellgestützte Analysen unter Nutzung von Simulationssoftware durchgeführt. Dies betrifft sowohl die Erstellung strömungstechnischer Modelle und Simulationsrechnungen auf der Basis von CFD-Software als auch die Realisierung von eigenentwickelten Berechnungsprogrammen für die Simulation von thermochemischen Wandlungsprozessen für Verbrennung, Pyrolyse und Vergasung. Dabei arbeiten wir mit

  • Anwender- und Entwicklersoftware für die Prozesssimulation (z.B. Fluent, Matlab) und Steuerungstechnik (z.B. Step 7),
  • Software für die Anlagenentwicklung und -konstruktion (z.B. ProEngineer) sowie
  • Software für die Modellierung und Simulation elektrischer Netze (z.B. Netomac).