Forschungsbericht 2025

Technische Thermodynamik M-21

Leitung: Speerforck, Arne
Oberingenieur: Jin, Yan

Institut auf TORE
Institutswebsite

Engineering Thermodynamics describes the interaction of energies and modes of energy transport as well as the limitations on energy conversions in processes. It is therefore the basic discipline for energy technology, mechanical engineering and process engineering.

The Institute of Engineering Thermodynamics does experimental and simulation-based research on the analysis of complex energy systems. We work on the basics as well as on stationary and mobile applications. One focus is on air conditioning and cooling under the aspect of efficient use of energy. Another focus is the analysis of integrated energy systems (gas, heat, electricity) and their assessment with regard to economic efficiency, CO2 emissions and resilience.

Publikationen

• Determination of the applied thermal tortuosity of porous media with macroscopic geometric parameters using a neural network model - Journal Article
  Jin, Yan; Speerforck, Arne; Kuznetsov, Andrey V.
  Transport in porous media 152 (12): 112 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Teststand zur Untersuchung von Wärmeübertragern mit Propan - Conference Paper
  Wild, Vasco; Speerforck, Arne
  52. Deutsche Kälte- und Klimatagung 2025
  
  
• Untersuchung der Methanolverdampfung in parallelen Mikrokanälen - Conference Paper
  Schäfer, Saija; Speerforck, Arne
  52. Deutsche Kälte- und Klimatagung 2025
  
  
• Modelling Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) system with buoyancy flow - Conference Paper
  Gillner, Markus; Speerforck, Arne
  16th International Modelica & FMI Conference 2025
  Publisher DOI
  
  
• Status of the TransiEnt Library: Transient simulation of complex integrated energy systems - Conference Paper
  Gillner, Markus; Westphal, Jan; Wiegel, Béla; Steffen, Tom; Urbansky, Julian; Hagemeier, Anne; Ruppert, Stefanie; Heyer, Annika; Benthin, Jörn; Hanke, Tim Jonas; Brunnemann, Johannes; Becker, Christian; Speerforck, Arne
  16th International Modelica & FMI Conference 2025
  Publisher DOI
  
  
• Automated district heating network expansion planning with resilience considerations - Conference Paper not in Proceedings
  Vieth, Jonathan; Westphal, Jan; Speerforck, Arne
  20th Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, SDEWES 2025
  
  
• Untersuchung von Entropie-Produktionsmechanismen an einer sorptionsgestützten Luft-Entfeuchtungsanlage - Conference Poster
  Segura Schreiber, Jan; Makhova, Evgenia; Speerforck, Arne
  Thermodynamik-Kolloquium 2025
  
  
• Integrierte Wärmeplanung am Beispiel Hamburg Süd - Conference Presentation
  Vieth, Jonathan; Speerforck, Arne
  3. Konferenz der Norddeutschen Wärmeforschung 2025
  Publisher DOI
  
  
• District heating network topology optimization and optimal co-planning using dynamic simulations - Journal Article
  Vieth, Jonathan; Westphal, Jan; Speerforck, Arne
  Advances in Applied Energy 19: 100233 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Cross-sectoral reliability-constrained sizing of thermal storage in multi-energy systems - Conference Paper
  Mostafa, Marwan; Heise, Johannes; Vieth, Jonathan; Teimourzadeh Baboli, Payam; Speerforck, Arne; Becker, Christian
  IEEE PowerTech 2025
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Enabling the dynamic simulation of an unaggregated, meshed district heating network with several thousand substations - Journal Article
  Westphal, Jan; Brunnemann, Johannes; Speerforck, Arne
  Energy 322: 135434 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Balanced Neural ODEs: nonlinear model order reduction and Koopman operator approximations - Conference Paper
  Aka, Julius; Brunnemann, Johannes; Eiden, Jörg; Speerforck, Arne; Mikelsons, Lars
  13th International Conference on Learning Representations, ICLR 2025
  
  
• Sustainability Nexus AID: soil health - Journal Article
  Shokri, Nima; Aminzadeh, Milad; Flury, Markus; Jin, Yan; Matin, Mir; Panagos, Panos; Razavi Bahar S.; Robinson, David A.; Smith, Pete; Todd-brown Katherine; Toth, Gergely; Zarei, Azin; Madani, Kaveh
  Sustainability nexus forum 33: 3 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Untersuchung und Bewertung des Energiebedarfes und Nutzerkomforts großer Verwaltungsgebäude - Doctoral Thesis
  Duus, Kristian
  Dr. Hut 978-3-8439-5618-5: (2025)
  
  

Projekte

• Direkte numerische Simulation und Modellierung transienter Mischkonvektion in porösen Medien
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2025-2026
  Projektleitung: Jin, Yan
  
  
• Hydraulic Health Monitoring
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Speerforck, Arne
  Externe beteiligte Einrichtungen: Buildlinx GmbH
  
  
• Care4HH - Collaborative Alliance of Research on the Energy Transition in Hamburg
  Behörde für Wissenschaft, Forschung und Gleichstellung (BWFG); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Speerforck, Arne
  Externe beteiligte Einrichtungen: HafenCity Universität Hamburg; Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
  
  
• ESPRIT - Thermische und elektrische Analysen sowie modellbasierte Entwicklung robuster Regelungs- und Health-Monitoring Konzepte für skalierte Brennstoffzellensysteme
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Becker, Christian; Thielecke, Frank; Speerforck, Arne
  Mitarbeitende: Helmich, Leon Maximilian
  Externe beteiligte Einrichtungen: TLK-Thermo GmbH; Aerostack GmbH; BASF AG; Airbus Operations GmbH
  
  
• Ecobat II - Energieeffiziente Bereitstellung von klimatischen Bedingungen innerhalb von Trockenräumen zur Batterieproduktion
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Speerforck, Arne
  Externe beteiligte Einrichtungen: Weiss Technik GmbH
  
  
• DynTWIN - Dynamische Simulation des thermischen Systems "Windenergieanlage"
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2024-2025
  Projektleitung: Speerforck, Arne
  Externe beteiligte Einrichtungen: Nordex Energy SE & Co. KG
  
  
• EffiziEntEE - Effiziente Einbindung hoher Anteile Erneuerbarer Energien in technisch-wirtschaftlich integrierte Energiesysteme
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2022-2026
  Projektleitung: Becker, Christian
  Mitarbeitende: Steffen, Tom; Wiegel, Béla
  Externe beteiligte Einrichtungen: Technische Universität Dresden
  
  
• NDRL - Norddeutsches Reallabor, Teilvorhaben: Aquiferspeicher
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2021-2026
  Projektleitung: Speerforck, Arne
  Mitarbeitende: Gillner, Markus
  
  
• NRL - Norddeutsches Reallabor, Teilvorhaben: Integrierte Netzplanung
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2021-2026
  Projektleitung: Becker, Christian; Speerforck, Arne
  Mitarbeitende: Gillner, Markus; Mostafa, Marwan; Vieth, Jonathan; Heise, Johannes
  
  

Kooperationspartner

• Jiaotong University, Shanghai, China
• Tongji University, Shanghai, China
• Korea University, Seoul, Südkorea
• Waseda University, Tokio, Japan
• University of Maryland, USA
• Linköping University, Schweden

Großgeräte

• Klimakammer
  Hersteller: WKM GmbH & Co. KG
  DOI: 10.15480/882.16554
  DFG-Geräteklassifikation: 9830 -- Heizungs- und Klimaanlagen, Lüftung, Klimakammern, fest installiert (außer 2870, 8480 und 9940)
  
  
• Thermographiesystem Vurioscan 3021St.
  Hersteller: InfraTec GmbH
  DOI: 10.15480/882.13842
  DFG-Geräteklassifikation: 8620 -- Thermographiegeräte (technisch)