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Daniel Winter

Daniel Winter, geboren 1983 in Filderstadt

Nach dem Erwerb der allgemeinen Hochschulreife 2002 am Technischen Gymnasium in Sindelfingen absolvierte Daniel Winter den Zivildienst an einer Schule für geistig Behinderte. Im Oktober 2003 begann er mit dem Studium des Faches Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH). Im Rahmen des GEARE-Programms (Global Engineering Alliance for Research and Education) konnte er ein Studienjahr an der Purdue-University in den USA absolvieren. Die inhaltliche Studienvertiefung erfolgte im Bereich Energietechnik. Mit der Diplomarbeit "Auslegung und Optimierung einer solarthermisch getriebenen Entsalzungsanlage mittels Simulationsrechnungen" am Fraunhofer ISE in Freiburg, schloss er im Mai 2009 sein Studium "mit Auszeichnung" ab.

Seit dem Abschluss des Studiums ist Daniel Winter in der Arbeitsgruppe "Dezentrale Wasseraufbereitung" des Fraunhofer ISE tätig. Hier wird seit 2001 an der Entwicklung von solarthermisch getriebenen Entsalzungsanlagen gearbeitet, welche eine ressourcenschonende, dezentrale Bereitstellung von Trinkwasser in strukturschwachen Gebieten der ariden Zonen gewährleisten soll.

Die Membrandestillation (MD), ein thermisch getriebenes Membranverfahren, ist aufgrund des benötigten Temperaturniveaus von 50-90°C und der Robustheit der Membranen hierfür hervorragend geeignet. Schwerpunkte der Arbeit von Daniel Winter sind die Charakterisierung, Simulation und Optimierung der Membrandestillationsmodule, die am ISE entwickelt, hergestellt und in Demonstrationsanlagen eingesetzt werden.

Bedingt durch die Bauart der Module wird aktuell die Grenze der Skalierbarkeit der Systeme erreicht. Die steigende Nachfrage nach höheren Anlagenkapazitäten, wie sie beispielsweise zur Kopplung mit solarthermischen Kraftwerken und zur Versorgung von Siedlungen erforderlich wäre, erfordert neue Konzepte zur Steigerung der Destillatleistung.

Kurzbeschreibung des Promotionsvorhabens:
„Entwicklung eines Systems zur solarthermischen Wasserentsalzung auf Basis der Membrandestillation: Modulentwicklung und Anpassung der Betriebsweise“

Im Rahmen des Promotionsvorhabens sollen neue Ansätze in der Modulentwicklung zur Steigerung der Leistungsfähigkeit betrachtet werden. Durch die experimentelle Untersuchung verschiedener Testmuster im Labormaßstab soll eine Vorauswahl geeigneter Membrangeometrien und Modulbauformen durchgeführt werden. Als zentrale Bewertungsgröße wird dabei der spezifische Gesamtenergiebedarf (thermisch und elektrisch) zur Wasserproduktion herangezogen. Neue Modulbauformen müssen daher geringe hydraulische Druckverluste und Möglichkeiten zur effektiven Prozesswärmerückgewinnung bieten.

Eine theoretische sowie experimentelle Auseinandersetzung mit den Transportmechanismen wird die  Entwicklung eines physikalischen Rechenmodells zur Simulation der neuen Modulbauformen ermöglichen. Besonderes Interesse gilt hierbei Untersuchungen zum Einfluss des Rohwassersalzgehaltes auf den transmembranen Dampftransport in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen, wie hydraulischer Strömungszustand, Temperatur und Druck.

Ein Teststand zur Charakterisierung von Membranproben und kleinen Testmodulen befindet sich derzeit im Aufbau. Die Untersuchungsergebnisse der Testzellen und Modul-Prototypen sollen auch der Validierung und Verbesserung des Simulationsmodells dienen, mithilfe dessen dann eine weitere thermodynamische Optimierung erfolgen soll.

Erfolgversprechende Modulvarianten werden dann im Anwendungsmaßstab hergestellt und vermessen. Abschließend soll eine „Multi-Module“-Pilotanlage aufgebaut und einem Monitoring unterzogen werden. Eine vergleichende Bewertung der neuen MD-Module mit herkömmlichen Entsalzungstechnologien, insbesondere mit der zurzeit eingesetzten MD-Technologie, ist angestrebt.

Die wissenschaftliche Betreuung des Promotionsvorhabens wird von Prof. Dr.-Ing. S. Ripperger des Instituts für mechanische Verfahrenstechnik der Universität Kaiserslautern. Die Durchführung erfolgt am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg.