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Teilprojekt: Ganzheitl. Bilanz. d. CO2-Einsp. beim Einsatz von Erdgas-Wasserstoff Gemischen

Das Projekt "Teilprojekt: Ganzheitl. Bilanz. d. CO2-Einsp. beim Einsatz von Erdgas-Wasserstoff Gemischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp Steel Europe AG durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Senkung von CO2-Emissionen an diskontinuierlichen Thermoprozessanlagen der Stahlindustrie am Beispiel von Haubenglühen durch den Einsatz von Wasserstoff zur teilweisen und ggf. vollständigen Substitution von Erdgas. Der Einsatz von H2 erfordert zunächst eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung mit Transport und Lagerung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Aktuell eingesetzte Brenner werden aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von H2 und Erdgas nicht für eine vollständige Substitution geeignet sein. Mittels Brennerversuche und Simulationen werden zunächst sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoffanteil erhöht und die Grenze der bestehenden Anlagenkonfiguration ermittelt. Anschließend werden Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Durch die veränderte Heißgasatmosphäre ergeben sich Änderungen in der Prozessführung. Die Prozessautomatisierung muss an die neuen Randbedingungen angepasst werden. Dies erfolgt u.a. auf Basis von CFD-Berechnungen und statistischen Modellen. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Die tatsächlichen CO2-Einsparungen werden im Rahmen einer ganzheitlichen Bilanzierung für die durchgeführten Arbeiten und für zukünftige Wasserstoff-Szenarien abgeschätzt. Ziel ist hier eine Zusammenstellung der Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

Teilprojekt: Planung und technische Erprobung des Wasserstoffeinsatzes an einer Haubenglühanlage

Das Projekt "Teilprojekt: Planung und technische Erprobung des Wasserstoffeinsatzes an einer Haubenglühanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von thyssenkrupp Rasselstein GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Senkung von CO2-Emissionen an diskontinuierlichen Thermoprozessanlagen der Stahlindustrie am Beispiel von Haubenglühen durch den Einsatz von Wasserstoff zur teilweisen und ggf. vollständigen Substitution von Erdgas. Der Einsatz von H2 erfordert zunächst eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung mit Transport und Lagerung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Aktuell eingesetzte Brenner werden aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von H2 und Erdgas nicht für eine vollständige Substitution geeignet sein. Mittels Brennerversuchen und Simulationen werden zunächst sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoffanteil erhöht und die Grenze der bestehenden Anlagenkonfiguration ermittelt. Anschließend werden Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Durch die veränderte Heißgasatmosphäre ergeben sich Änderungen in der Prozessführung. Die Prozessautomatisierung muss an die neuen Randbedingungen angepasst werden. Dies erfolgt u.a. auf Basis von CFD-Berechnungen und statistischen Modellen. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Die tatsächlichen CO2-Einsparungen werden im Rahmen einer ganzheitlichen Bilanzierung für die durchgeführten Arbeiten und für zukünftige Wasserstoff-Szenarien abgeschätzt. Ziel ist hier eine Zusammenstellung der Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

Teilprojekt: Entwicklung und Installation der optimierten Brennersteuerung zur Prozessoptimierung

Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Installation der optimierten Brennersteuerung zur Prozessoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Küttner Automation GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Senkung von CO2-Emissionen an diskontinuierlichen Thermoprozessanlagen der Stahlindustrie am Beispiel von Haubenglühen durch den Einsatz von Wasserstoff zur teilweisen und ggf. vollständigen Substitution von Erdgas. Der Einsatz von H2 erfordert zunächst eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung mit Transport und Lagerung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Aktuell eingesetzte Brenner werden aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von H2 und Erdgas nicht für eine vollständige Substitution geeignet sein. Mittels Brennerversuche und Simulationen werden zunächst sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoffanteil erhöht und die Grenze der bestehenden Anlagenkonfiguration ermittelt. Anschließend werden Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Durch die veränderte Heißgasatmosphäre ergeben sich Änderungen in der Prozessführung. Die Prozessautomatisierung muss an die neuen Randbedingungen angepasst werden. Dies erfolgt u.a. auf Basis von CFD-Berechnungen und statistischen Modellen. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Die tatsächlichen CO2-Einsparungen werden im Rahmen einer ganzheitlichen Bilanzierung für die durchgeführten Arbeiten und für zukünftige Wasserstoff-Szenarien abgeschätzt. Ziel ist hier eine Zusammenstellung der Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

Teilprojekt: Untersuchung der möglichen Wasserstoffsubstitution an Haubenglüh-Brennern und Szenarioanalyse

Das Projekt "Teilprojekt: Untersuchung der möglichen Wasserstoffsubstitution an Haubenglüh-Brennern und Szenarioanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Senkung von CO2-Emissionen an diskontinuierlichen Thermoprozessanlagen der Stahlindustrie am Beispiel von Haubenglühen durch den Einsatz von Wasserstoff zur teilweisen und ggf. vollständigen Substitution von Erdgas. Der Einsatz von H2 erfordert zunächst eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung mit Transport und Lagerung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Aktuell eingesetzte Brenner werden aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von H2 und Erdgas nicht für eine vollständige Substitution geeignet sein. Mittels Brennerversuche und Simulationen werden zunächst sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoffanteil erhöht und die Grenze der bestehenden Anlagenkonfiguration ermittelt. Anschließend werden Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Durch die veränderte Heißgasatmosphäre ergeben sich Änderungen in der Prozessführung. Die Prozessautomatisierung muss an die neuen Randbedingungen angepasst werden. Dies erfolgt u.a. auf Basis von CFD-Berechnungen und statistischen Modellen. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Die tatsächlichen CO2-Einsparungen werden im Rahmen einer ganzheitlichen Bilanzierung für die durchgeführten Arbeiten und für zukünftige Wasserstoff-Szenarien abgeschätzt. Ziel ist hier eine Zusammenstellung der Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

Native plants and mycorrhizal fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)

Das Projekt "Native plants and mycorrhizal fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Professur für Forstschutz und Dendrologie durchgeführt. We study the effects of plants and root-associated fungi on wind erosion within the alpine environment of Tibet. China is one of the countries most affected by desertification processes and Tibet, in particular, a key region in desertification combat. The presented project focuses on the Barkha Plain surrounded by Mount Kailash and the Lake of Manasarovar (Ngari Prefecture). This Western Tibet region experienced little scientific attention but, nowadays, faces rapidly increasing touristic activities and expanding local settlements associated with socio-economic changes that are serious threats to the delicate ecological balance and potential triggers of desertification. It exists almost unanimous agreement that revegetation is the most efficient and promising strategy to combat wind erosion and desertification in the long term. However, re-colonising success is often poor, mainly under extreme environmental conditions. Compared to conventional practices, the approach of the presented project attains better accordance with natural succession processes and promises acceleration of both plant and soil development and, conclusively, more efficient desertification control. The project assesses the potential of native plants and symbiotic fungi to control wind erosion and desertification processes. It aims to identify key plants and fungi that increase soil aggregate stability and efficiently drive succession into a natural and self-maintaining cycle of the ecosystem. Furthermore, it provides crucial information for implementing environmentally compatible and cost-effective measures to protect high-elevation ecosystems against desertification. Within three successional stages (early, intermediate, late), field investigations are performed on the basis of Modified-Whittaker plots. Classic methods of vegetation analysis and myco-sociology are combined with analysis of distribution patterns at different scales (patchiness, connectivity). Comprehensive soil analysis is performed comprising grain size distribution, aggregate stability, pH as well as water and nutrient contents. Additionally, important parameters of wind erosion are measured concurrently and continuously to assess their magnitude and variability with respect to vegetation and soil at different levels of development. The parameters addressed, include sediment transport, air temperature, radiation, precipitation, relative humidity as well as speed and direction of wind. Surface moisture is recorded periodically and roughness described. Species and environmental parameters are checked for spatial correlation. Cutting edge technologies are applied in laboratory work, comprising molecular methods for fungal species identification and micro-tomography to analyse soil structure. Furthermore, successfully cultivated fungi and plants are subject of synthesis experiments and industrial propagation in view of practical implementation in restoration measures.

Citizen Science: investigation of Drinking-water of and by the public

Das Projekt "Citizen Science: investigation of Drinking-water of and by the public" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Chemie und Biochemie, Lehrstuhl für Didaktik der Chemie durchgeführt. Trinkwasser wird von den Wasserwerken mit hoher Qualität zur Verfügung gestellt. Aber kommt es mit dieser Qualität auch aus unseren Wasserhähnen? Zwischen der Hausübergabestation und dem Wasserhahn können Leitungen und Armaturen die Wasserqualität beeinflussen. In CS:iDrop wollen Bürger*innen und Wissenschaftler*innen gemeinsam die Trinkwasserqualität aus dem 'letzten Meter' mit chemischen Methoden untersuchen und darüber kommunizieren. Dazu werden die Daten auf der openSenseMap veröffentlicht. Das Projekt wird in Bochum aufgebaut und an einen weiteren Standort transferiert. Denn Fragen nach der Trinkwasserqualität sind überall präsent und die Erweiterung der Wissensbasis ist eine Gesellschafts- und Gemeinschaftsaufgabe.

Teilvorhaben: Entwicklung und Charakterisierung von Keramikschichten für Korrosion und Antifouling Anwendungen

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Charakterisierung von Keramikschichten für Korrosion und Antifouling Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Das Gesamtprojekt THERMALASER dient der Entwicklung maßgeschneiderter Glaskeramikschichten zum Korrosionsschutz und für Antifouling-Anwendungen. Im Teilprojekt der Fraunhofer-Institute IWS und IKTS werden die beim Projektpartner entwickelten, ökotoxikologisch unbedenklichen Oxidpulver charakterisiert und dispergiert. Unter Zusatz von Hilfsmitteln werden am IKTS wässrige Suspensionen entwickelt, die im IWS thermisch verspritzt werden. Die Schichteigenschaften werden in Bezug auf Korrosions- und Verschleißstabilität sowie chemische und mechanische Stabilität optimiert und die Spritzparameter entsprechend angepasst. Daraus leiten die FhG ein Konzept zum Upscaling von Suspensionsherstellung und Spritzprozess bei den KMU ab. Die Validierung der Prozesskette am Beispiel von Demonstratoren für Offshore-Windkraftanlagen und Armaturen in meersalzhaltiger Umgebung unterstützt das IKTS analytisch.

Teilvorhaben: Entwicklung von Pumpen und Armaturen für Flüssigmetall- und Flüssigsalz-Speicher der nächsten Generation

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Pumpen und Armaturen für Flüssigmetall- und Flüssigsalz-Speicher der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KSB SE & Co. KGaA durchgeführt. Hochtemperatur-Wärmespeichersysteme ermöglichen eine effiziente Kopplung von Energieprozessen unabhängig von zeitlichen Verschiebungen zwischen Energieerzeugung und -bedarf. LIMELISA fokussiert auf die Technologie von Hochtemperatur-Wärmespeichern zur hocheffizienten und kostengünstigen Koppelung von volatil erzeugtem erneuerbaren Strom als Wärmequelle und einem Kraftwerksprozess zur Verstromung als Wärmesenke. Insgesamt deckt das Konzept somit die Umwandlungskette Strom-Wärme-Strom ab und kann als großskaliger Tagesstromspeicher eingesetzt werden. Dessen Wirkungsgrade können durch weitere Erhöhung der Speicherprozess-Temperaturen sowie durch Ersetzen des Elektroerhitzers durch elektrische Hochtemperatur-Wärmepumpen weiter gesteigert werden. Das Projekt LIMELISA verfolgt mit zwei Ansätzen die weitere Erhöhung der Wärmespeicher-Temperatur, um den Systemwirkungsgrad zu steigern und die Systemkosten zu senken: Erstens soll die Speichertemperatur existierender Nitratsalz-Wärmespeichersysteme von zurzeit gemäß Stand der Technik maximal 560 Grad Celsius auf ca. 600 Grad Celsius angehoben werden. Zweitens soll ein neues innovatives Wärmespeichersystem mit Bleischmelze (Flüssigmetall) als Wärmeträgermedium bis zu einer Speichertemperatur von 700 Grad Celsius untersucht werden. Bei erfolgreichem Abschluss des Projekts sollen Funktionalität und Funktionsfähigkeit der für Hochtemperatur-Wärmespeicher entwickelten Schlüsselkomponenten Pumpen und Armaturen in diesen beiden Flüssigkeitskreisläufen im Technikums-Maßstab nachgewiesen sein. Dazu werden für die Schlüsselkomponenten Pumpen und Armaturen zuerst wichtige Material-Aspekte mit Betriebstemperaturen bis 700 Grad Celsius experimentell untersucht, Pumpen und Armaturen dann in Hochtemperatur-Wärmespeichersystemen bei diesen Extremtemperaturen in Salz- und Metall-Fluiden geprüft und zuletzt in den Technikums-Testkreisläufen von DLR (Flüssigsalz) und KIT (Flüssigmetall) hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens getestet.

Teilvorhaben: Aufbau eines Flüssigsalz-Kreislaufs für erhöhte Betriebstemperaturen und Untersuchung von Strukturmaterialien

Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau eines Flüssigsalz-Kreislaufs für erhöhte Betriebstemperaturen und Untersuchung von Strukturmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Hochtemperatur-Wärmespeichersysteme ermöglichen eine effiziente Kopplung von Energieprozessen unabhängig von zeitlichen Verschiebungen zwischen Energieerzeugung und -bedarf. Das Projekt LIMELISA fokussiert sich auf die Technologie von Hochtemperatur-Wärmespeichern zur hocheffizienten und kostengünstigen Koppelung von volatil erzeugtem erneuerbaren Strom als Wärmequelle und einem Kraftwerksprozess zur Verstromung als Wärmesenke. Insgesamt deckt das Konzept somit die Umwandlungskette Strom-Wärme-Strom ab und kann als großskaliger Tagesstromspeicher eingesetzt werden. Dessen Wirkungsgrade können durch weitere Erhöhung der Speicherprozess-Temperaturen sowie durch Ersetzen des Elektroerhitzers durch elektrische Hochtemperatur-Wärmepumpen weiter gesteigert werden. Das Projekt LIMELISA verfolgt mit zwei Ansätzen die weitere Erhöhung der Wärmespeicher-Temperatur, um den Systemwirkungsgrad zu steigern und die Systemkosten zu senken: Erstens soll die Speichertemperatur existierender Nitratsalz-Wärmespeichersysteme von zurzeit gemäß Stand der Technik maximal 560 Grad Celsius auf ca. 600 Grad Celsius angehoben werden. Zweitens soll ein neues innovatives Wärmespeichersystem mit Bleischmelze (Flüssigmetall) als Wärmeträgermedium bis zu einer Speichertemperatur von 700 Grad Celsius untersucht werden. Bei erfolgreichem Abschluss des Projekts sollen Funktionalität und Funktionsfähigkeit der für Hochtemperatur-Wärmespeicher entwickelten Schlüsselkomponenten Pumpen und Armaturen in diesen beiden Flüssigkeits-kreisläufen im Technikums-Maßstab nachgewiesen sein. Dazu werden für die Schlüsselkomponenten Pumpen und Armaturen zuerst wichtige Material-Aspekte mit Betriebstemperaturen bis 700 Grad Celsius experimentell untersucht, Pumpen und Armaturen dann in Hochtemperatur-Wärmespeichersystemen bei diesen Extremtemperaturen in Salz- und Metall-Fluiden geprüft und zuletzt in den Technikums-Testkreisläufen von DLR (Flüssigsalz) und KIT (Flüssigmetall) hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens getestet.

Teilvorhaben: Aufbau eines Flüssigmetall-Kreislaufs und Untersuchung der Strukturmaterialien in stagnierendem und bewegten Flüssigmetall

Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau eines Flüssigmetall-Kreislaufs und Untersuchung der Strukturmaterialien in stagnierendem und bewegten Flüssigmetall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit durchgeführt. Hochtemperatur-Wärmespeichersysteme ermöglichen eine effiziente Kopplung von Energieprozessen unabhängig von zeitlichen Verschiebungen zwischen Energieerzeugung und -bedarf. LIMELISA fokussiert auf die Technologie von Hochtemperatur-Wärmespeichern zur hocheffizienten und kostengünstigen Koppelung von volatil erzeugtem erneuerbaren Strom als Wärmequelle und einem Kraftwerksprozess zur Verstromung als Wärmesenke. Insgesamt deckt das Konzept somit die Umwandlungskette Strom-Wärme-Strom ab und kann als großskaliger Tagesstromspeicher eingesetzt werden. Dessen Wirkungsgrade können durch weitere Erhöhung der Speicherprozess-Temperaturen sowie durch Ersetzen des Elektroerhitzers durch elektrische Hochtemperatur-Wärmepumpen weiter gesteigert werden. Das Projekt LIMELISA verfolgt mit zwei Ansätzen die weitere Erhöhung der Wärmespeicher-Temperatur, um den Systemwirkungsgrad zu steigern und die Systemkosten zu senken: Erstens soll die Speichertemperatur existierender Nitratsalz-Wärmespeichersysteme von zurzeit gemäß Stand der Technik maximal 560 Grad Celsius auf ca. 600 Grad Celsius angehoben werden. Zweitens soll ein neues innovatives Wärmespeichersystem mit Bleischmelze (Flüssigmetall) als Wärmeträgermedium bis zu einer Speichertemperatur von 700 Grad Celsius untersucht werden. Bei erfolgreichem Abschluss des Projekts sollen Funktionalität und Funktionsfähigkeit der für Hochtemperatur-Wärmespeicher entwickelten Schlüsselkomponenten Pumpen und Armatur-en in diesen beiden Flüssigkeitskreisläufen im Technikums-Maßstab nachgewiesen sein. Dazu werden für die Schlüsselkomponenten Pumpen und Armaturen zuerst wichtige Material-Aspekte mit Betriebstemperaturen bis 700 Grad Celsius experimentell untersucht, Pumpen und Armaturen dann in Hochtemperatur-Wärmespeichersystemen bei diesen Extremtemperaturen in Salz- und Metall-Fluiden geprüft und zuletzt in den Technikums-Testkreisläufen von DLR (Flüssigsalz) und KIT (Flüssigmetall) hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens getestet.

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