Das Projekt "Teilprojekt: Validierung durch Scale up" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aurubis AG - Standort Lünen durchgeführt. Die mechanische Aufbereitung von Elektro-Altgeräten nach WEEE directive führt zu einer kunststoff- und metallreichen Fraktion, die neben Cu, Ag, Au, Ni, Sn auch die knappen strategischen Metalle Se, Te und In enthält. Dies führt bei den heutigen Rohstoffpreisen zu einem Metallwert von über 1000 €/t. Die Menge dieser Fraktion wird alleine in der EU bis 2011 auf über 600 000 t/a ansteigen. Fehlende Technologien und Kapazitäten führen aber bereits jetzt dazu, dass Teilmengen nicht oder sub-optimal verwertet bzw. sogar exportiert werden. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines kontinuierlich und autotherm laufenden Schmelzprozesses für WEEE-Schrott, der wirtschaftlich die maximale Recyclingeffizienz, also die Gewinnung der oben genannten Metalle sicherstellt. Das Projekt zielt auf eine Rückgewinnungsrate von größer97 Prozent für Kupfer und Edelmetalle und mindestens 80 Prozent für Zinn und Nickel. Es ist erforderlich, das Koppelprodukt 'Mineralphase' marktfähig, also mit geringstmöglichen Wertmetallgehalten zu erhalten. Die stoffliche Nutzung der organischen Bestandteile als Reduktionsmittel, deren Anteil bis zu 50 Prozent ausmacht, wird zur Einsparung fossiler Energieträger führen. Für die Zielerreichung ist es essentiell, im Schmelzaggregat eine dünnflüssige Schlacke zu erhalten, um einen exzellenten Stoff- und Wärmeübergang zu garantieren. Dies soll durch ein wissenschaftlich abgesichertes Schlackendesign und die Auswahl eines Drehkippkonverters sichergestellt werden. Zur Validierung des erarbeiteten Prozessfensters ist der Versuchsbetrieb im 1 t-Technikumsmaßstab geplant, der übertragbare Ergebnisse in Bezug auf Massen- und Energiebilanz liefert. Nach erfolgreicher Demonstration des Verfahrens an der Universitätsanlage soll die Integration in den Recyclingprozess des industriellen Partners durch Planung und Bau einer großtechnischen Anlage erfolgen. Die Breitenwirkung und Übertragung auf weitere Branchen wird durch Publikationen und Ausrichtung einer Fachtagung sichergestellt.
Das Projekt "Schmelzkarbonatbrennstoffzellen für den Einsatz auf dem Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Lehrstuhl Gas- und Wärmetechnische Anlagen durchgeführt. In dem von der EU geförderten IP-Projekt MCWAP (TIP4-CT-2005-019973) soll der Nachweis erbracht werden, dass Multi-Megawatt-Anlagen auf Basis von Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) für Schiffe in naher Zukunft am Markt verfügbar sind. Um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen, werden im Rahmen des Projektes Komponenten entwickelt und ausgelegt sowie umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Die Berechnungen werden durch intensive experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades und der Lebensdauer der Komponenten untermauert. Das Projekt hat ein Gesamtbudget von ca. 17 Mio. € für eine Laufzeit von 5 Jahren. Im Projekt arbeiten 16 Partner aus 7 Ländern mit. Wesentliche Projektziele: - Verbesserung der derzeitigen Leistung der Schmelzkarbonatbrennstoffzellen und ihrer relevanten Komponenten, um den effizienten, betriebssicheren und gefahrlosen Betrieb zu ermöglichen; - Verbesserung der heute verfügbaren Brennstoffaufbereitungstechnologie (Entschwefelung und Reformer); - Maximierung der Integration der Brennstoffzelle und der Brennstoffaufbereitung durch Anpassung der einzelnen Komponenten an die Bedingungen auf Schiffen; - Entwicklung, Konstruktion, Installation und Inbetriebnahme eines Prototyps von bis zu 500 kW auf einem Schiff, um die Funktionalität und die Betriebssicherheit für zukünftige Systemverbesserungen mit höheren Leistungen zu testen und zu verifizieren; - Konstruktion eines komplett neuen Schiffes mit einer innovativen Erstellung des Schifflayouts, in welchem traditionelle Dieselmotoren (vollständig oder teilweise) durch Multi-Megawatt-Brennstoffzellen ersetzt werden. Die Aufgaben der TU Bergakademie Freiberg sind: - Test der 'Fuel Processor'-Komponenten auf maritime Tauglichkeit; dabei sollen vor allem die Auswirkungen der mit Salzwasser beladenen Seeluft auf die Brennerteile näher untersucht werden; - Entwicklung der Brennerkomponenten; - Entwicklung, Auslegung und Bau eines autothermen Reformers für die Erzeugung eines wasserstoffreichen Synthesegases aus Diesel, Dampf und Luft, das auf die MCFC-Bedingungen konditioniert ist; die besondere Herausforderung liegt hierbei in der Größe der Anlage und den maritimen Bedingungen; - Zusammenbau und Test des kompletten 'Fuel Processor Modules' in Freiberg bestehend aus 'Heat Cell', Reformer, Dampferzeuger, Kompressor etc.; - Aufbau und Test der Steuerung und Regelung des 'Fuel Processor Modules', Integration mit der übergeordneten MCFC Steuerung. Neben der eigenen Komponentenentwicklung stellt die Integration des 'Fuel Processor Modules', dessen Komponenten zum Teil von Partnern geliefert werden, eine Schlüsselrolle der TU Bergakademie Freiberg im Projekt dar. Nach Fertigstellung und Test des 'Fuel Processor Modules' erfolgt die Kopplung mit der MCFC bei ANSALDO.
Das Projekt "Teilprojekt : CF05.3: Entwicklung von druckstabilen, direkt elektrisch beheizbaren Sauerstoff-permeablen Dünnschichtmembranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Der endotherme Prozess des NH3-Crackens wird i. d. R. durch eine einfache externe Beheizung mit einem Brenner realisiert. Die dafür eingesetzten Gasbrenner verwenden meist fossile Kohlenwasserstoffe und emittieren deshalb weiterhin CO2. NH3-Brenner sind wegen der schwierigen Stabilisierung der NH3 Verbrennung (Selbstverlöschung) und der fehlenden Nachfrage nicht kommerziell verfügbar. Darüber hinaus ist die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas derartiger Kleinstbrenner unzureichend, da dafür separate Wärmetauscher entwickelt und eingesetzt werden müssen. Das Ziel des Verbundvorhabens CF05 ist ein hocheffizienter, hinsichtlich der Produktgaszusammensetzung hochflexibler NH3-Cracker ohne CO2-Emissionen. Dieser soll aus dem C-freien Energieträger NH3 mit möglichst geringem Energieaufwand H2 bzw. Gemische davon mit NH3, H2O und evtl. Rest O2 erzeugen. Der technische Lösungsansatz beruht auf einer kontinuierlichen Totaloxidation (exotherm) eines NH3 Teilstroms an einer gemischt leitenden, O2-permeablen MIEC-Membran (MIEC - Mixed Ionic Electronic Conductor). Die Wärme des entstehenden heißen Gasstroms aus H2O (g), N2 und Rest-O2 wird nachfolgend auf einen Katalysator übertragen, der einen weiteren NH3 Teilstrom thermisch/katalytisch crackt bzw. reformiert. Die Teilströme werden gemischt und stehen anschließend als Brennstoffgemisch für Brennstoffzellen und Verbrennungskraftmaschinen zur Verfügung. Das Hauptziel des Teilvorhabens ist eine direkt elektrisch beheizbare, tubulare O2-Membran mit geringer Trennschichtdicke. Sie stellt das Kernelement des beschriebenen NH3-Crackers dar.
Das Projekt "1 kW integriertes Brenngaserzeugungssystem mit neuartigem Hoch-Temperatur Brennstoffzellen Stack für USV Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Hoch-Temperatur Brennstoffzellensystems mit deutlich reduzierter Startzeit. Das System basiert auf einem autothermen Reformierungsprozess (ATR) von Erdgas und einer Hoch-Temperatur-PEM Brennstoffzelle (HT-PEM). Die Hauptherausforderung für Brennstoffzellensysteme ist der schnelle Start. Diese Anforderungen sind für die unterbrechungsfreie Stromversorgung sowie für kleine Kraft-Wärme-Kopplungs-Geräte maßgebend. Dafür muss das Volumen und das Gewicht der einzelnen Komponenten drastisch gesenkt werden. Insbesondere der Start des Brennstoffzellen-Stacks muss deutlich verkürzt werden. Dafür werden neue Materialien sowie ein neues Flowfield eingesetzt. Zusätzlich wird im Rahmen des Projektes eine neuartige Messmethode für die Charakterisierung der Vorgänge im Stack als auch ein neuartiges Startkonzept entwickelt. Zum Ende des Projektvorhabens wird ein neuartiges Brennstoffzellensystem aufgebaut und die Funktionalität demonstriert. Anschließend ist eine Vermarktung der einzelnen Komponenten geplant.
Das Projekt "1 kW integriertes Brenngaserzeugungssystem mit neuartigem Hoch-Temperatur Brennstoffzellen Stack für USV Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TS TestingService GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Hoch-Temperatur Brennstoffzellensystems mit deutlich reduzierter Startzeit. Das System basiert auf einem autothermen Reformierungsprozess (ATR) von Erdgas und einer Hoch-Temperatur-PEM Brennstoffzelle (HT-PEM). Die Hauptherausforderung für Brennstoffzellensysteme ist der schnelle Start. Diese Anforderungen sind für die unterbrechungsfreie Stromversorgung sowie für kleine Kraft-Wärme-Kopplungs-Geräte maßgebend. Dafür muss das Volumen und das Gewicht der einzelnen Komponenten drastisch gesenkt werden. Insbesondere der Start des Brennstoffzellen-Stacks muss deutlich verkürzt werden. Dafür werden neue Materialien sowie ein neues Flowfield eingesetzt. Zusätzlich wird im Rahmen des Projektes eine neuartige Messmethode für die Charakterisierung der Vorgänge im Stack als auch ein neuartiges Startkonzept entwickelt. Zum Ende des Projektvorhabens wird ein neuartiges Brennstoffzellensystem aufgebaut und die Funktionalität demonstriert. Anschließend ist eine Vermarktung der einzelnen Komponenten geplant.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung und Programmierung der Steuerungseinheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AixCellSys GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird ein vielstofffähiger Stationärmotor entwickelt, der den Einsatz regenerativer flüssiger Kraftstoffe mit geringer Reinheit für eine KWK-Anwendung ermöglichen soll. Das teilhomogene Brennverfahren mit externer Gemischbildung hat zum Ziel die Stickoxid- und Partikelemissionen im Vergleich zum herkömmlichen Dieselverfahren unter Beibehaltung des derzeitigen Wirkungsgrads zu senken. Das Forschungsvorhaben wird von einem Projektkonsortium aus den beiden Forschungsstellen OWI Aachen, ITV Uni Hannover, sowie der Firma AixCellSys durchgeführt. Am OWI wird die Verdampfereinheit der externen Gemischbildung für die Anwendung am Motor entwickelt und optimiert. Hierbei kommt das Verfahren der Kalten Flammen Verdampfung zum Einsatz das eine autotherme Verdampfung des Kraftstoffs ermöglicht. Am ITV der Uni Hannover wird ein Dieselmotor für den Betrieb mit externer Gemischbildung optimiert, und sowohl mit einer Saugrohreindüsung des verdampften Brenngases, als auch einer Eindüsung des Brenngases in den Brennraum betrieben. Durch den Einsatz einer hochgenauen Induziermesstechnik, sowie der Abgasanalytik kann das Verfahren überwacht und optimiert werden. Die komplexe Steuerungseinheit für die externe Gemischbildung wird von der Firma AixCellSys entwickelt und an dem Prüfstand in Betrieb genommen. Die während der Projektlaufzeit erforderlichen Anpassungen werden direkt am Prüfstand umgesetzt.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Autotherme Reformierungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FCPower Fuel Cell Power Systems GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, eine effiziente Technologie zur Energieerzeugung in der unterbrechungsfreien Stromerzeugung für den Bereich der Gas- und Ölindustrie in Russland auf Basis von Hochtemperatur-PEM Brennstoffzellen (HT-PEM), welche Gas direkt von der Pipelineinfrastruktur als Brennstoff nutzen, aufzubauen und auf die Anforderungen des Partnerlandes anzupassen (kundenspezifisch). Grundlage des Systems ist die autotherme Reformierung (ATR) von Gas (direkte H2-Erzeugung) und eine HT-PEM Brennstoffzelle, welche in der Lage ist, Strom über einen langen Zeitraum während eines Stromausfalles zu liefern. Die entwickelten Prototypen werden anschließend unter den Kundenbedingungen im Partnerland getestet und analysiert. Zum Ende des Projektes wird ein vollständig neues und autarkes 1 kW hybrid Brennstoffzellensystem aufgebaut, welches netzunabhängig ist und seine Funktionalität unter den Bedingungen des russischen Marktes demonstriert mit deutlich verbesserter Ökobilanz. Die russische Seite präsentiert im Rahmen der Demonstration den neuen Plasmareformer und die HT-PEM Technik. Das geplante Projekt sieht mehrere Arbeitspakete vor. Dabei baut das Projekt auf 11 Arbeitspaketen auf: Ein Arbeitspaket ist dem Projekt-Management (AP1. Projektkoordination) zugeordnet und 10 Arbeitspakete für die Forschung- und Entwicklungsaktivitäten und der Erprobung/Demonstration in der Anwendung in Russland. Es findet eine Überwachung des Projektes mittels Meilensteinen und Balkenplänen statt.
Das Projekt "Teilprojekt: Metallurgische Grundlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Die mechanische Aufbereitung von Elektro-Altgeräten nach WEEE directive führt zu einer kunststoff- und metallreichen Fraktion, die neben Cu, Ag, Au, Ni, Sn auch die knappen strategischen Metalle Se, Te und In enthält. Dies führt bei den heutigen Rohstoffpreisen zu einem Metallwert von über 1000 €/t. Die Menge dieser Fraktion wird alleine in der EU bis 2011 auf über 600 000 t/a ansteigen. Fehlende Technologien und Kapazitäten führen aber bereits jetzt dazu, dass Teilmengen nicht oder suboptimal verwertet bzw. sogar exportiert werden. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines kontinuierlich und autotherm laufenden Schmelzprozesses für WEEE-Schrott, der wirtschaftlich die maximale Recyclingeffizienz, also die Gewinnung der oben genannten Metalle sicherstellt. Das Projekt zielt auf eine Rückgewinnungsrate von größer97 Prozent für Kupfer und Edelmetalle und mindestens 80 Prozent für Zinn und Nickel. Dabei ist es erforderlich, das Koppelprodukt 'Mineralphase' marktfähig, also mit geringstmöglichen Wertmetallgehalten zu erhalten. Die stoffliche Nutzung der organischen Bestandteile als Reduktionsmittel, deren Anteil bis zu 50 Prozent ausmacht, wird zur Einsparung fossiler Energieträger führen. Für die Zielerreichung ist es essentiell, im Schmelzaggregat eine dünnflüssige Schlacke zu erhalten, um einen exzellenten Stoff- und Wärmeübergang zu garantieren. Dies soll durch ein wissenschaftlich abgesichertes Schlackendesign und die Auswahl eines Drehkippkonverters sichergestellt werden. Zur Validierung des erarbeiteten Prozessfensters ist der Versuchsbetrieb im 1 t-Technikumsmaßstab geplant, der übertragbare Ergebnisse in Bezug auf Massen- und Energiebilanz liefert. Nach erfolgreicher Demonstration des Verfahrens an der Universitätsanlage soll die Integration in den Recyclingprozess des industriellen Partners durch Planung und Bau einer industriellen Anlage erfolgen. Die Breitenwirkung und Übertragung auf weitere Branchen wird durch Publikationen und Ausrichtung einer Fachtagung sichergestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Speicher- und Energiewandlungssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA), Lehr- und Forschungsgebiet für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, eine effiziente Technologie zur Energieerzeugung in der unterbrechungsfreien Stromerzeugung für den Bereich der Gas- und Ölindustrie in Russland auf Basis von Hochtemperatur-PEM Brennstoffzellen (HT-PEM), welche Gas direkt von der Pipelineinfrastruktur als Brennstoff nutzen, aufzubauen und auf die Anforderungen des Partnerlandes anzupassen (kundenspezifisch). Grundlage des Systems ist die autotherme Reformierung ATR von Gas (direkte H2-Erzeugung) und eine HT-PEM Brennstoffzelle, welche in der Lage ist, Strom über einen langen Zeitraum während eines Stromausfalles zu liefern. Die Partner müssen die neuen Schnittstellen zwischen dem BZ-System und der derzeitigen Infrastruktur in Russland ausarbeiten. Die entwickelten Prototypen werden anschließend unter den Kundenbedingungen im Partnerland getestet und analysiert. Dem Kunden soll es somit möglich sein, ein Generatorsystem zu betreiben, ohne dafür eine neue Infrastruktur zu benötigen, welche für reine Wasserstoffbrennstoffzellen notwendige wäre. Die Hauptherausforderung ist ein schneller Start des BZ-Systems und ein stabiler Betrieb auch bei extremen Außentemperaturen und Brennstoffeigenschaften. Neue Anforderungen und Betriebsumstände müssen für den neuen Markt betrachtet werden. Die Effizienz der Notstromversorgungssysteme in der kompletten Produktionskette wird mit Hilfe des entwickelten BZ-Systems deutlich verbessert (bessere Ökobilanz).
Das Projekt "Ganzheitliche Entwicklung einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlage einschließlich thermischer Abgasreinigung mit dem Ziel eines ressourceneffizienten Betriebs hinsichtlich Brennstoffbedarf und Minimierung der Ausfallzeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Gegenstand der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Rahmen des Projekts ist die Entwicklung einer technischen Dienstleistung für Betreiber von Mechanisch-Biologischen-Abfallbehandlungsanlagen. Um die nach der 30. BImSchV geforderten Emissionsgrenzen einhalten zu können, wurden Nachverbrennungsanlagen (vornehmlich Regenerative-Thermische-Oxidations-Anlagen) für deren Ablüfte implementiert. Problematisch erwiesen sich massive Korrosionserscheinungen, verstopfende Wärmespeichermassen und der hohe Zusatzbrennstoffbedarf. Da die 1. Generation der RTO-Anlagen demnächst bereits ersetzt werden muss, wollten iba und CUTEC die planerische Basis für eine Optimierung der Prozesse und der RTO legen. Dabei optimierte iba das Verfahren des Abfallbehandlungsprozesses, so dass sich das Korrosions- und Belagspotenzial sowie der Brennstoffbedarf für die RTO signifikant reduzieren. CUTEC erprobte eine neue RTO-Technologie, die weniger korrosionsempfindlich ist und mit Belägen verbessert umgehen kann. Die aus dem Vorhaben resultierenden technischen bzw. planerischen Dienstleistungen können in mehr als 50 Unternehmen umgesetzt werden und ziehen erhebliche anlagentechnische Investitionen nach sich. Die Versuche fanden an der MBA Pohlsche Heide statt. Der Standort erwies für die Anlage als hervorragend geeignet. Einerseits unterstützte GVoA als Betreiber der MBA kontinuierlich die Arbeiten vor Ort. Andererseits erwies sich der vorhandene Platz als äußerst großzügig bemessen. Die niedrigen Siloxan-Gehalte in der Abluft im Bereich von 1 mg/Nm3 bis 2 mg/Nm3 ließen den Druckverlust in der Anlage über den Versuchszeitraum nicht ansteigen. Entsprechend unbeeindruckt zeigte sich die Regeneratormasse gegenüber den Anhaftungen. Bei zweimaligem Ablassen der Regeneratormasse konnten die wenigen Anhaftungen gut von den Keramikkugeln gelöst werden. Zur Anhebung der Rohgastemperatur und der damit erhofften Verringerung des Korrosionspotenzials des Rohgases wurde ein Wärmeübertrager zwischen Wäscher und RTO installiert. Der Einbau dieses Wärmeübertragers bewirkte eine Temperaturerhöhung der Abluft um 45 K. Eine deutlich verringerte Kondensationsneigung mit einhergehendem reduziertem Korrosionspotenzial gegenüber den verbauten Materialproben wurde dadurch erreicht. Ein autothermer Betrieb der RTO ließ sich ab einem spezifischen Energiebedarf von 23,5 Wh/Nm3 erreichen, so dass auf eine Zugabe von Zusatzbrennstoff verzichtet werden konnte. Im Vergleich zu Großanlagen, die üblicherweise einen Wert um 15 Wh/Nm3 bis 20 Wh/Nm3 aufweisen, wurde für eine Versuchsanlage ein guter Wert erreicht. Die Ansäuerung des Waschwassers bewirkte eine Senkung des Stickstoffmonoxid-Gehalts im Reingas um über 90Prozent. Der Distickstoffmonoxid-Anteil im Reingas konnte um immerhin 65 Prozent reduziert werden. Von den verbauten Probematerialien zur Dokumentation der Korrosion konnten im Rohgas Edelstähle überzeugen. Im Reingas erwiesen sich lediglich die Edelstähle 1.4462 und 1.4539 als eingeschränkt empf
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