Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines neuartigen Reaktor-Design für das Methanolreformersystem und CO-Verminderung. Aufbau und Betrieb des Gesamtprozesses in Form einer Miniplant-Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH durchgeführt. Die übergeordnete Zielstellung und Alleinstellungsmerkmal des Projektes bestehen darin, aus Methanol hochreinen Wasserstoff (CO kleiner als 10 ppm) zu generieren, der direkt ohne weitere Behandlung für den Einsatz in einer NT-PEMFC geeignet ist. Dazu soll im Rahmen eines Verbundprojektes mit den Partnern Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH (HDT), ATI Küste GmbH Gesellschaft für Technologie und Innovation (ATI) und GESA Automation GmbH (GESA) ein innovatives und technisch sowie ökonomisch überzeugendes Methanolreformersystem mit CO2- und CO-Abtrennung entwickelt werden. Bei den zu entwickelnden Komponenten und Verfahren wird angestrebt, die Anforderung der Industrie an praxistaugliche Energieversorgungsysteme für portable und mobile Anwendungen zu erfüllen. So sind folgende wesentliche Parameter zu berücksichtigen: Lebensdauer: 5.000 h, Umgebungstemperatur: z.B. - 30 Grad Celsius bis + 50 Grad Celsius . Es ist anzustreben, einen Wirkungsgrad für den Methanolreformer einschließlich der Gasreinigung von ca. 80 % zu erreichen und keine nennenswerten Wasserstoffverluste zuzulassen. Die Speicherdichten des Methanolreformersystems mit CO2- und CO-Abtrennung sollen wesentlich höher sein als in einem 700 bar Drucktanksystem (Faktor ca. 3). Die Verifizierung der Entwicklungen ist mittels eines Versuchsmusters im Leistungsbereich von ca. 300 l H2/h = 500 Wel Brennstoffzellenleistung geplant. Eine Skalierung in wesentlich größere Bereiche soll mit dem Versuchsmuster ebenfalls ermöglicht werden. Konkret sollen im Teilvorhaben D-1 die folgenden Arbeitsziele erreicht werden: Erstellung eines Lastenheftes/Technologisches Konzept zur Miniplant-Anlage. Basic-Engineering der Miniplant-Anlage mit erweitertem Verfahrensfließbild und detailliertem R&I Fließbild. Detail-Engineering der Miniplant-Anlage. Aufbau und Montage. Versuchsbetrieb der Anlage mit verschiedenen Parametern.
Das Projekt "Sonderforschungsbereich Transregio 129 (SFB TRR): Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung durchgeführt. Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Machbarkeit der Verwendung des bei der Elektrolyse erzeugten Sauerstoffs im Verbrennungsprozess eines Zementwerks mit nachfolgender CO2-Abscheidung im großindustriellen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Holcim (Deutschland) GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von WESTKÜSTE100 ist die Dekarbonisierung des Energiesystems mittels innovativer Ansätze. Kernstück ist dabei die Errichtung und der Betrieb eines 30-MW-Elektrolysesystems zur Erzeugung, der anschließenden Speicherung und dem Transport von grünem Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien. Das zentrale Forschungsziel ist neben der Zusammenschaltung des Gesamtsystems, die Entwicklung nebeneinander tragfähiger Betriebs- und Geschäftsmodelle und die Erarbeitung eines Skalierungskonzeptes. Ziel von Holcim ist es, durch eine Machbarkeitsstudie für die Umstellung des Zementwerks Lägerdorf auf ein Oxyfuel-Verfahren perspektivisch eine emissionsärmere Zementproduktion zu realisieren. Holcim erarbeitet neue Erkenntnisse in Hinblick auf die notwendige Ofensteuerungstechnik bei Verbrennung unter reinem Sauerstoff (Oxyfuel), einen Anforderungskatalog für die Ableitung von CO2 und die anschließende Methanolsynthese sowie Handlungsanweisungen zur Optimierung und konzeptionellen Einbindung des Zementwerkes in das Gesamtsystem. Der Arbeitsplan von WESTKÜSTE100 sieht 8 Hauptarbeitspakete (HAP) vor. Den Rahmen des Arbeitsplans bilden HAP0 (Projektkoordination) und HAP7 (Transformation der Gesellschaft), die dem Projektmanagement sowie der wissenschaftlichen Untersuchung der sozio-ökonomischen Projektauswirkungen dienen. Unter der Leitung der HOL wird in HAP4 (OXY100) eine Machbarkeitsstudie für die Umstellung des Zementwerks in Lägerdorf auf ein Oxyfuel-Verfahren als Basis für die Anschlussinvestitionsentscheidung durchgeführt. Neben der Konzeptbewertung für den Massenfluss, werden auch die Kosten und Regularien in die Studie einfließen. Für das HAP4 ist ein enger Austausch mit HAP6 (Gesamtsystemintegration) bzgl. der Einbindung des Zementwerks in den Gesamtmassenfluss mit Blick auf das 700-MW-Szenario vorgesehen. In HAP6 erfolgt unter Mitarbeit von HOL die Gesamtsystemintegration, zunächst für das 30-MW-Szenario und die Erarbeitung eines Skalierungskonzeptes.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Entwicklung und Erprobung eines innovativen Bandapparates zur effizienten, skalierbaren CO2-Abtrennung aus Luft; Konzepte für die Power-to-X-Prozessintegration; Vergl. Bewertung der CO2-Langzeitbindung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Thema des Vorhabens ist die effiziente, großtechnisch skalierbare Abtrennung von CO2 aus der Luft in Form eines reinen CO2-Stroms, der im Sinne einer Sektorkopplung in verschiedenen nachgelagerten Verwendungspfaden (z.B. als erneuerbarer Rohstoff für die Synthese von Basischemikalien und Kraftstoffen) zur Verfügung steht. Das ZSW entwickelt eine neue Verfahrensvariante für die CO2-Gewinnung aus Luft basiert auf der Verwendung eines kostengünstigen CO2-Sorbens, (einem Absorbervlies/Gewebe auf Cellulosebasis) mit funktionellen Amingruppen zur CO2-Anbindung, wobei das mittels einer Art Bandapparat kontinuierlich umlaufende Vlies (ohne Gebläse) frei von der Luft angeströmt werden kann. Die CO2-Desorption erfolgt hierbei auf einem verhältnismäßig kurzen Abschnitt des Bandapparates, wo optimale Desorptionsbedingungen anliegen. Die Arbeiten basieren auf den Materialentwicklungen in dem Vorläuferprojekt CORAL (FKZ 033RC005). Das neu zu entwickelnde Verfahren ermöglicht insbesondere den kontinuierlichen, völlig orts-unabhängigen Betrieb (z.B. für den Einsatz in Gebieten mit hoher PV- oder Windstromerzeugung aber gleichzeitig fehlenden Kohlenstoffquellen) zur Abtrennung von CO2 aus der Atmosphäre zur längerfristigen Fixierung oder als Rohstoff für die Herstellung von CO2-neutralen Kohlenwasserstoffen. Über die Banddimensionierung, v.a. die Bandlänge, kann das Verfahren einfach auch in sehr große Leistungsklassen skaliert werden. Am ZSW erfolgt die Demonstration im Labormaßstab zur Vorbereitung einer industriellen Umsetzung. Am ZSW werden außerdem Konzepte für die effiziente Einbindung des Verfahrens in Power-to-X-Prozesse untersucht und analysiert. Am ZSW wird begleitend eine vergleichende Bewertung der netto CO2-Langzeitbindung des Verfahrens durchgeführt.
Das Projekt "Innovative Techniken: Verbesserung der Ressourcen- und Energieeffizienz bei der thermischen Abfallbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ete.a Ingenieurgesellschaft für Energie und Umweltengineering & Beratung mbH / Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT / Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Fachgruppe für Rohstoffe und Entsorgungstechnik, Lehr- und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe (TEER) durchgeführt. Mit diesem Vorhaben sollen die Anwendungspotenziale ressourcenschonender und energieeffizienter Technologien wie des Oxyfuel-Verfahrens und der Abgaskondensation bei Abfallverbrennungsanlagen und deren Beiträge zur Energie- und Rohstoffeinsparung sowie zur Minderung klassischer und klimarelevanter Emissionen ermittelt werden.
Das Projekt "CO2-Rückhaltung mit dem Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Kraftwerk Graz-Cycle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik durchgeführt. Österreich hat neben vielen anderen Industriestaaten im internationalen Kyoto-Protokoll erklärt, den Kohlendioxidausstoß zu beschränken. Die in diesem Forschungsprojekt behandelte Wärmekraftanlage soll durch die interne Feuerung fossiler Brennstoffe mit Sauerstoff dieser Aufgabe dienen. Der von H. Jericha vorgestellte 'Graz Cycle' (Jericha et al., 1987) verspricht für die interne Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff höchste Wirkungsgrade (CRIEPI, 1994). In diesem Arbeitsgebiet soll die Fähigkeit dieses Kreisprozesses untersucht werden, intern fossile Brennstoffe mit Sauerstoff zu verbrennen und mit einem Medium aus Dampf und Kohlendioxid zu arbeiten. Es besteht dadurch die Möglichkeit, das gesamte bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid durch Kondensation des Dampfes aus dem Prozeß abzuscheiden. Das Kohlendioxid kann dann gelagert oder in Zukunft als Trägermedium für Wasserstoff als Teil eines integrierten Solarenergiesystems eingesetzt werden. Im Rahmen dieses rbeitsgebietes sollen die thermodynamischen Parameter eines solchen Kreislaufes optimiert und die Auslegung der Hauptkomponenten Brennkammer und Turbomaschinen für dieses neue Arbeitsmedium untersucht werden.
Das Projekt "Thermodynamische Kreisprozeßoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik durchgeführt. In den vergangenen Jahren wurde am Institut ein neuer Hochtemperaturkreisprozeß für Kraftwerksanlagen konzipiert, bei denen eine CO2-Rückhaltung auf einfache Art realisierbar ist (Graz Cycle). Derzeit wird an Kreisprozessen mit innerer Verbrennung im Sinne der Gasturbinenprozesse gearbeitet, wobei jedoch zur Verbrennung nicht Luft, sondern Sauerstoff benützt wird. Durch die Proßzessfürhung und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff kann ein thermisches Kraftwerk geschaffen werden kann, das keinerlei Abgase in die Umgebung emittiert. Der vorgeschlagene Kreisprozeß läßt sich mit geringen Änderungen durch Feuerung von Methan bei Oxidation durch Sauerstoff und Kühlung mittels Wasserdampf in Brennkammer und Gasturbinenschaufeln durchführen. Es ergeben sich dabei durchaus günstige Verhältnisse für die Gestaltung dieser beiden Komponenten und es wird möglich, am Ende der Expansion nach dem Kondensator das nichtkondensierbare CO2 durch Rekompression aus der Anlage auszuscheiden und zur Speicherung bzw. Wiederverwendung darzubieten. Die Anlagenkonzeption hat den Vorteil, dass größtenteils auf existierende Komponenten zurückgegriffen werden kann und keine Sonderentwicklungen z.B.: für die CO2 Abweichung notwendig werden.
Das Projekt "Teilprojekt 5: Landwirtschaft und Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. Technologien und Konzepte zur Abscheidung von CO2 unter der Nutzung von Biomasse (biobasierte Negative-Emissionen-Technologien - NETs) sind ein zentrales Element von Netto-null-Politikstrategien. Sie sind eingebettet in land- und forstwirtschaftliche Wertschöpfungsketten, in unterschiedlichster Weise realisierbar und stehen im Wettbewerb mit der Bereitstellung von Materialen und Energie. Jedoch sind diese Konzepte bisher nicht realisiert und durch vielfältige Risiken in der Machbarkeit und Markteinführung gekennzeichnet, u.a. auch weil eine ganzheitliche und die lokalen und regionalen Gegebenheiten berücksichtigende Bewertung bisher fehlt. Hier setzt das Vorhaben BioNET (Multi-level assessment of bio-based NETs) an und stellt eine problemadäquate Wissensbasis für die Bewertung von biobasierten NETs in Deutschland bereit. Dabei werden neue sozialwissenschaftliche Ansätze mit etablierten Methoden der Modellierung des Wettbewerbs um die begrenzte Biomasse und Trade-off-Analysen kombiniert, um die notwendige Entscheidungsunterstützung zu erarbeiten. Innerhalb dieses Vorhabens beteiligt sich die JLU Insbesondere an NET basierten Ansätzen für die Landwirtschaft durch eine Zusammenstellung möglicher NET Optionen und deren Voraussetzungskriterien zur Umsetzung.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Forstwirtschaft und Waldbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Internationale Waldwirtschaft und Forstökonomie durchgeführt. Technologien und Konzepte zur Abscheidung von CO2 unter der Nutzung von Biomasse (biobasierte Negative-Emissionen-Technologien - NETs) sind ein zentrales Element von Netto-null-Politikstrategien. Sie sind eingebettet in land- und forstwirtschaftliche Wertschöpfungsketten, in unterschiedlichster Weise realisierbar und stehen im Wettbewerb mit der Bereitstellung von Materialen und Energie. Jedoch sind diese Konzepte bisher nicht realisiert und durch vielfältige Risiken in der Machbarkeit und Markteinführung gekennzeichnet, u.a. auch weil eine ganzheitliche und die lokalen und regionalen Gegebenheiten berücksichtigende Bewertung bisher fehlt. Hier setzt das Vorhaben BioNET (Multi-level assessment of bio-based NETs) an und stellt eine problemadäquate Wissensbasis für die Bewertung von biobasierten NETs in Deutschland bereit. Dabei werden neue sozialwissenschaftliche Ansätze mit etablierten Methoden der Modellierung des Wettbewerbs um die begrenzte Biomasse und Trade-off-Analysen kombiniert, um die notwendige Entscheidungsunterstützung zu erarbeiten. Dafür wird ein dreistufiges Vorgehen entwickelt: (1) Bereitstellung einer transparenten und gut zugänglichen Datenbasis zu biobasierten NETs, (2) neue partizipative Ansätze zur Untersuchung der gesellschaftlichen und institutionellen Machbarkeit und (3) Entwicklung und ganzheitliche Bewertung von nationalen Szenarien für biobasierte NETs unter Berücksichtigung der Sustainable Development Goals (SDGs). Damit soll ein Verständnis für und Vertrauen in die Konzepte und Verfahren erreicht werden sowie die Mobilisierung der Stakeholder in allen Projektphasen genutzt werden, um Hemmnisse zu identifizieren und zu überwinden. Im Ergebnis sollen Handlungsmöglichkeiten für biobasierte NETs in angepasster Weise vermittelt und politische und andere EntscheidungsträgerInnen auf unterschiedlichen Skalen aber auch WissenschaftlerInnen ermächtigt werden, diese in ihren Arbeiten und Entscheidungen angemessen zu berücksichtigen.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Kommunikations- und Akteursanalyse in sozialen Medien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät TUM School of Education, Forschungsgebiet Wissenschaftssoziologie, Friedrich-Schiedel-Lehrstuhl für Wissenschaftssoziologie durchgeführt. Technologien und Konzepte zur Abscheidung von CO2 unter der Nutzung von Biomasse (biobasierte Negative-Emissionen-Technologien - NETs) sind ein zentrales Element von Netto-null-Politikstrategien. Sie sind eingebettet in land- und forstwirtschaftliche Wertschöpfungsketten, in unterschiedlichster Weise realisierbar und stehen im Wettbewerb mit der Bereitstellung von Materialen und Energie. Jedoch sind diese Konzepte bisher nicht realisiert und durch vielfältige Risiken in der Machbarkeit und Markteinführung gekennzeichnet, u.a. auch weil eine ganzheitliche und die lokalen und regionalen Gegebenheiten berücksichtigende Bewertung bisher fehlt. Hier setzt das Vorhaben BioNET (Multi-level assessment of bio-based NETs) an und stellt eine problemadäquate Wissensbasis für die Bewertung von biobasierten NETs in Deutschland bereit. Dabei werden neue sozialwissenschaftliche Ansätze mit etablierten Methoden der Modellierung des Wettbewerbs um die begrenzte Biomasse und Trade-off-Analysen kombiniert, um die notwendige Entscheidungsunterstützung zu erarbeiten. Dafür wird ein dreistufiges Vorgehen entwickelt: (1) Bereitstellung einer transparenten und gut zugänglichen Datenbasis zu biobasierten NETs, (2) neue partizipative Ansätze zur Untersuchung der gesellschaftlichen und institutionellen Machbarkeit und (3) Entwicklung und ganzheitliche Bewertung von nationalen Szenarien für biobasierte NETs unter Berücksichtigung der Sustainable Development Goals (SDGs). Damit soll ein Verständnis für und Vertrauen in die Konzepte und Verfahren erreicht werden sowie die Mobilisierung der Stakeholder in allen Projektphasen genutzt werden, um Hemmnisse zu identifizieren und zu überwinden. Im Ergebnis sollen Handlungsmöglichkeiten für biobasierte NETs in angepasster Weise vermittelt und politische und andere EntscheidungsträgerInnen auf unterschiedlichen Skalen aber auch WissenschaftlerInnen ermächtigt werden, diese in ihren Arbeiten und Entscheidungen angemessen zu berücksichtigen.
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| Förderprogramm | 252 |
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| Keine | 100 |
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| Boden | 229 |
| Lebewesen & Lebensräume | 211 |
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