Das Projekt "Biomass fluidised bed gasification with in situ hot gas cleaning (AER-GAS II)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Objective: The project aim is a low-cost gasification process with integrated in-situ gas cleaning for the conversion of biomass into a product gas with high hydrogen concentration, high heating value and low tar/alkali/sulphur concentration in one process step for s ubsequent power production. The proposed process uses in-situ CO2 capture (AER, Absorption Enhanced Reforming). It is more efficient than conventional gasification due to (i) the in-situ integration of the reaction heat of CO2 absorption and water-gas shif t reaction heat (both exothermic) into the gasification and (ii) the internal reforming of primary and secondary tars, which cuts off the formation of higher tars. Thus, the chemical energy of tars remains in the product gas. The product gas after dust rem oval can directly be used in a gas engine for electricity generation. Due to the low operation temperature (up to 700 C) and due to CaO-containing bed materials, the proposed process allows the use of problematic feedstocks such as biomass with high minera l and high moisture content, e.g. straw, sewage sludge, etc., leading to an increased market potential for biomass gasification processes. Screening/development of absorbent materials with high attrition stability and tar cracking properties will be carrie d out. Analysis of tar formation/decomposition process will be studied in a lab-scale fixed bed reactor and a 100 kWth circulating fluidised bed reactor (continuous mode). With the acquired data, the 8 MWth biomass plant at Guessing, Austria, will be opera ted with absorbent bed material in order to prove the feasibility of a scale-up and to assess the economical aspects of the process. In order to point out the market potential, the cost reduction of the AER technology will be quantified in comparison with the conventional gasification power plant. Expected results will be: (i) a broad knowledge of the proposed process and (ii) a low-cost technology for biomass gasification with subsequent power production.
Das Projekt "Demonstrationsanlage fuer die Schrottvorwaermung mittels der Waerme, die mit dem Abgas eines UHP-Elektrostahlofens erzeugt wird, unter Vermeidung von Luftverschmutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamburger Stahlwerke durchgeführt. Objective: The aim of the project is to save electrical power used for melting scrap and metal during steel production in an electric-arc furnace. This will be achieved by using the heat of the post combustion of CO-gas within the furnace to pre-heat the scrap metal. A unique feature of the project is that the scrap is pre-heated in a manner which avoids environmental pollution from organic substances. General Information: The purpose of the project described in the original proposal was to utilize the physical heat of the electric arc furnace gas for preheating the charge material. In contrast to conventional processes for scrap preheating, the gas arising from this process was to be completely combusted at temperatures above 800 deg. C and the scrap preheated to temperatures around 400 deg. C. However, owing to changes in the company's product mix, the percentage of scrap available for preheating in this way was reduced, so placing in question the possibility of operating the envisaged facility economically. A new concept was devised involving the injection of air, heated within a regenerative system to 1200 deg. C, via a nozzle arrangement into the UHP furnace. It was assumed that the improved gas permeation of the scrap charge would produce more effective post-combustion of the CO within it. Problems with the static structural design of the furnace meant that this concept too could not be pursued further. Consequently, instead of hot air, it was decided that oxygen should be injected into the furnace via oxygen nozzles. Through the employment of three oxygen nozzles in the UHP furnace of Hamburger Stahlwerke GmbH, oxygen was thus to be applied for the post-combustion of the CO arising in the furnace interior. The purpose lay in reducing the specific electrical power input while achieving at least the same meltdown performance of the electric arc furnace with total energy costs remaining roughly the same. Achievements: With the employment of the oxygen nozzles, energy balance advantages were achieved in different operating programs, these being reflected particularly by significant decreases in the consumption of electrical power. The costs incurred as a result of the increase in chemical energy input were readily offset by the reduced input requirement for electrical power and metallurgically effective oxygen. The results have shown that the post-combustion of the CO-containing gas which evolves during scrap meltdown will bring advantages both in the energy balance and on the cost efficiency side. Of particular significance is the fact that no additional carbon beyond the volume required for the melting process needs to be fed into the furnace. That means, that no additional CO2 was built by the process...
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Drop-in Elektrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Der steigende Anteil der erneuerbaren Energien im Gesamtenergiemix verlangt die Speicherung temporär oder lokal überschüssiger elektrische Energie. Neben der Batterietechnologie als Möglichkeit der Speicherung bietet sich auch die elektroorganische Synthese als Technologie zur Speicherung und direkten Nutzung an. Bei elektroorganischen Synthesen wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und ermöglicht so deren sichere und handhabbare Speicherung sowie Verwendung für die Synthese von Chemikalien. Bei der Nutzung von CO2 als Rohstoff für die elektrochemische Synthese ist das Spektrum an möglichen Produkten jedoch sehr begrenzt. Zumeist können hier mit hoher Selektivität und Elektroneneffizienz nur C1-Verbindungen erhalten werden. Die reine Biosynthese aus CO2 wiederum ist auf eine externe Energiequelle (z.B. H2) angewiesen. Um eine wertschöpfende Synthese ausgehend von CO2 zu ermöglichen, schlagen wir die Entwicklung eines beispielgebenden Verfahrens für die gekoppelte elektrochemisch-mikrobielle Synthese vor. Dabei wird in einem ersten Schritt an einer Gasdiffusionselektrode CO2 zu Formiat reduziert. Dieses Formiat wird anschließend bzw. in situ biotechnologisch zu industriell relevanten Wertstoffen umgesetzt. Die Wertstoffe schließen dabei Methan, PHB und Isopropanol oder Ectoin ein. Zur Erreichung der Ziele umfasst das Arbeitsprogramm in GAMES insbesondere die Herstellung von verbesserten Gasdiffusionselektroden, die Entwicklung von Elektrolyse-Zellen, die Erweiterung des Prozessfensters, Praxisevaluierungen und Modell-basierte Optimierungen.
Das Projekt "Teilprojekt 1; Teilprojekt 2; Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Im Rahmen des vorliegenden Projekts sollen die Grundlagen für eine Technologie auf photokatalytischer Basis entwickelt werden, die die Nutzung des Sonnenlichtes zur direkten Herstellung von Wasserstoff aus Wasser ermöglicht. Der Wasserstoff wird aus erneuerbarer Energie ohne Freisetzung von Treibhausgasen erzeugt und steht als sekundärer Energieträger für den Einsatz zur Elektroenergieerzeugung in Brennstoffzellen zur Verfügung. Durch die Kooperation der Partner werden zudem dauerhafte Strukturen entstehen, die dauerhaft die Forschungsaktivitäten in Mecklenburg-Vorpommern und Berlin verknüpfen. Die Entwicklung technisch nutzbarer Katalysatoren für die direkte photokatalytische Wasserspaltung setzt die schrittweise Verbesserung des aus Laborversuchen bekannten Stands der Technik voraus. Als erster Benchmark wird eine Effizienz der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie von größer 15 Prozent angestrebt. Um die Projektziele zu erreichen, wird ein internationaler Wissenschaftscluster geschaffen, dem führende Forschergruppen auf den Gebieten Katalyse, organische und anorganische Chemie, Photochemie, Analytik, Modellierung, Materialwissenschaften und physikalischer Wechselwirkung von Licht und Materie angehören. In den vier Teilprojekten werden in enger Zusammenarbeit von Theorie und Katalyse effiziente Katalysatoren für die photokatalytische Wasserspaltung und Wasserstoffspeicherung entwickelt und getestet und ein Prototyp bestehend aus Photoreaktor und Brennstoffzelle gebaut.
Das Projekt "Storage of hydrogen in hydrides" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik durchgeführt. Hydrogen is the ideal synthetic fuel to convert chemical energy into electrical energy or into motive power because it is light weight, highly abundant and its oxidation product is vapor of water. Thus its usage helps to reduce the greenhouse gases and it conserves fossile resources. There is even a clean way to produce hydrogen by electrolysis of water by means of photo voltaics (SvW06, VSM05, PMM05). There are various possibilities to store the hydrogen for later use: Liquid and gaseous hydrogen can be stored in a pressure vessel, hydrogen can be adsorped on large surface areas of solids, and finally crystal lattices of metals or other compounds can be used as the storage system, where hydrogen is dissolved either on interstitial or on regular lattice sites by substitution (SvW06, San99). The latter process and its reversal is called hydriding respectively dehydriding. The subject of this proposal is the modeling and simulation of that process. The main problem of a rechargeable lithium-ion battery is likewise a storage problem, because in a rechargeable battery, both the anode and cathode do not directly take part in the electrochemical process that converts chemical energy into electrical energy, rather they act as host systems for the electron spending element, which is here lithium (Li). During the last month the applicant developed and exploited a mathematical model that is capable to capture the storage problem of an iron phosphate (FePO4) cathode, where the Li atoms are stored on interstitial lattice sites (DGJ07).
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MicroPro GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes 'BioKon' ist die Optimierung des Verfahrens der biologischen ex-situ-Methanisierung in der Blasensäule hinsichtlich des Gaseinbringsystems und der Prozessbiologie. Damit wird ein Verfahren zur Konversion von 'grünem' Kohlenstoffdioxid und (Elektrolyse)-Wasserstoff zu Methan mittels biologischer Methanisierung in der Blasensäule etabliert werden, welches vorzugsweise für die Nachrüstung auf Biogasanlagen als Produzent von 'grünem' Kohlenstoffdioxid geeignet ist. Durch den Einsatz eines neuartigen Gasinjektionssystems als effizienzbestimmendes Bauteil dieses Prozesses wird die Erzeugung von einspeisefähigem Methan (größer als 95 Vol.-%) angestrebt. Ein molekularbiologisches Monitoring der systemrelevanten Mikroorganismen und eine Optimierung der Bedingungen für die Leistungskulturen durch MicroPro soll einen stabilen Prozess gewährleisten. Hinsichtlich der Volatilität von Wind- und Sonnenstrom wird somit im Rahmen der Bioökönomie der regenerative Energiespeicher Biomethan vorangetrieben (Sektorkopplung Strom und Gas). Für die ca. 9.500 bestehenden Biogasanlagen ergibt sich mit 'BioKon' ein neues Geschäftsmodell nach dem Auslaufen des EEGs. Als Produzenten von biogenem CO2 sind Biogasanlagen der geeignete Ort zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie mittels der biologischen Methanisierung. Den Blick auf die konkrete Anbindung an eine Biogasanlage hat der Projektpartner Ökotec und stellt somit die Schnittstelle zur praktischen Anwendung der Entwicklung dar.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ökotec - Biogasgesellschaft mbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projektes 'BioKon' ist die Optimierung des Verfahrens der biologischen ex-situ-Methanisierung in der Blasensäule hinsichtlich des Gaseinbringsystems und der Mikrobiologie. Damit wird ein Verfahren zur Konversion von 'grünem' Kohlenstoffdioxid (z.B. aus Biogas) und (Elektrolyse)-Wasserstoff zu Methan mittels biologischer Methanisierung in der Blasensäule etabliert, welches vorzugsweise für die Nachrüstung von Biogasanlagen als Produzenten von 'grünem' Kohlenstoffdioxid geeignet ist. Hinsichtlich der Volatilität von Wind- und Sonnenstrom wird somit im Rahmen der Bioökönomie die Erzeugung des regenerativen Energiespeichers Biomethan vorangetrieben (Sektorkopplung Strom und Gas). Als Produzenten von biogenem CO2 sind Biogasanlagen geeignete Orte zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie mittels der biologischen Methanisierung. Für die ca. 9.500 bestehenden Biogasanlagen ergibt sich mit 'BioKon' ein neues Geschäftsmodell nach dem Auslaufen des EEGs. Zur Erreichung dieser Ziele steht entsprechendes Know-how im prozessbiologischen und verfahrenstechnischen Bereich zur biologischen Methanisierung in der Blasensäule am DBI zur Verfügung. MicroPro steuert langjährige Erfahrung in mikrobiologischen und molekularbiologischen Fragestellungen zu Methanisierung und anderer wasserstoffverwertender biologischen Prozesse bei. IKTS als Akteur im Bereich keramische Technologien verfügt über die Expertise zur wissensbasierten Konzeption und Fertigung des neuartigen Gasinjektionssystems auf Grundlage einer Keramikmembran. Im Resultat steht eine Technologie zur Verfügung, welche neue Nutzungspfade der biobasierten Ressource CO2 eröffnet. Als Betreiber einer Biogasanlage mit über 20-jähriger Erfahrung wird Ökotec diese Entwicklung begleiten, sodass über die Projektlaufzeit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens im besonderen Fokus steht.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, Standort Freiberg durchgeführt. Ziel des Projektes 'BioKon' ist die Optimierung des Verfahrens der biologischen ex-situ-Methanisierung in der Blasensäule hinsichtlich des Gaseinbringsystems und der Mikrobiologie. Damit wird ein Verfahren zur Konversion von 'grünem' Kohlenstoffdioxid (z.B. aus Biogas) und (Elektrolyse)-Wasserstoff zu Methan mittels biologischer Methanisierung in der Blasensäule etabliert, welches vorzugsweise für die Nachrüstung von Biogasanlagen als Produzenten von 'grünem' Kohlenstoffdioxid geeignet ist. Hinsichtlich der Volatilität von Wind- und Sonnenstrom wird somit im Rahmen der Bioökönomie die Erzeugung des regenerativen Energiespeichers Biomethan vorangetrieben (Sektorkopplung Strom und Gas). Als Produzenten von biogenem CO2 sind Biogasanlagen geeignete Orte zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie mittels der biologischen Methanisierung. Für die ca. 9.500 bestehenden Biogasanlagen ergibt sich mit 'BioKon' ein neues Geschäftsmodell nach dem Auslaufen des EEGs. Zur Erreichung dieser Ziele steht entsprechendes Know-how im prozessbiologischen und verfahrenstechnischen Bereich zur biologischen Methanisierung in der Blasensäule am DBI zur Verfügung. MicroPro steuert langjährige Erfahrung in mikrobiologischen und molekularbiologischen Fragestellungen zu Methanisierung und anderer wasserstoffverwertender biologischen Prozesse bei. IKTS als Akteur im Bereich keramische Technologien verfügt über die Expertise zur wissensbasierten Konzeption und Fertigung des neuartigen Gasinjektionssystems auf Grundlage einer Keramikmembran. Im Resultat steht eine Technologie zur Verfügung, welche neue Nutzungspfade der biobasierten Ressource CO2 eröffnet. Als Betreiber einer Biogasanlage mit über 20-jähriger Erfahrung wird Ökotec diese Entwicklung begleiten, sodass über die Projektlaufzeit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens im besonderen Fokus steht.
Das Projekt "Teilvorhaben: DLR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Das Projekt PERFECTION basiert auf der Nutzung spezieller Materialeigenschaften zur Anwendung in mit konzentrierter Solarenergie (CSP) betriebenen Energiewandlungs- und Speicherprozessen. In CSP-Systemen werden Spiegel verwendet, um die Sonnenstrahlung zu konzentrieren, so dass sie als Wärmeenergie nutzbar wird. Die so gewonnene Wärmeenergie kann dann bei hoher Temperatur in chemische Energie umgewandelt werden. Dadurch werden 'solaren Brennstoffe' erzeugt: Wasserstoff und/oder Synthesegas. Das Ziel des Vorhabens ist es, Mischoxide mit der Perowskitstruktur und der allgemeinen Zusammensetzung ABO3 für solarthermische Brennstofferzeugungs- und Speicherprozessen zu entwickeln und zu verwenden und dabei Gemeinsamkeiten zwischen den Materialanforderungen dieser verschiedenen Prozesse auszunutzen.
Das Projekt "Reformer für Brennstoffzellenanwendung in der Luftfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik, Energieverfahrenstechnik durchgeführt. Das Vorhaben ist Teil des Vorhabens APAWAGS. Als Energieträger wird der Brennstoffzelle idealerweise Wasserstoff oder ein wasserstoffreiches Gas aus einer Reformierungsstufe zur Verfügung gestellt. Für das Verbundprojekt APAWAGS wird ein Prototyp zur Kerosinreformierung fertiggestellt. Der Kerosinreformer im Leistungsbereich im Bereich von 100 kW liefert den Wasserstoff für eine mögliche, verwendbare Hochtemperaturbrennstoffzelle, die SOFC. Das im Reformer produzierte Gas muss soweit aufbereitet werden, dass es die SOFC nicht schädigt. Die SOFC wandelt die chemische Energie des Wasserstoffs in Elektrizität und Wärme, sowie in Produktwasser um. Die entwickelte Reformertechnologie muss für die Anwendung von Kerosin grundlegend untersucht und optimiert werden. Es sind die Inhaltsstoffe wie Schwefelverbindungen, Aromate und Additive zu berücksichtigen. Notwendige Ingenieurarbeiten und die Fertigung des Prototypen werden vom Partner AKG durchgeführt. Durch die Einbindung eines industriellen Partners ist eine marktnahe Entwicklung und eine entsprechende Ergebnisverwertung in Form einer ersten Kleinserie gewährleistet.