Windenergieanlagen geregelt und umweltfreundlich demontieren Der Rückbau von Windenergieanlagen verläuft in Deutschland unterschiedlich. Dadurch könnten Risiken für Mensch und Umwelt entstehen. Zudem kann Verunsicherung den Rückbau verteuern. Eine Studie für das Umweltbundesamt schlägt daher Angleichungen rechtlicher Vorgaben, Prüfung von Rückstellungen sowie Informationspflichten für Hersteller vor. Am Ende der Entwurfslebensdauer einer Windenergieanlage folgt entweder eine Laufzeitverlängerung um wenige Jahre oder ein Rückbau. Das betrifft irgendwann sämtliche der derzeit rund 30.000 installierten Anlagen. Die Studie „Entwicklung eines Konzepts und Maßnahmen zur Sicherung einer guten Praxis bei Rückbau und Recycling von Windenergieanlagen“ ( UBA -Text 48/2023) schlägt eine Harmonisierung von Rechtsvorschriften vor, nennt unterschiedliche Modelle und bietet gute Grundlagen für Genehmigungsbehörden sowie auch die technische Normung. Die Empfehlungen der Studie bieten neben den bestehenden Betreiberverpflichtungen nach Immissionsschutz-, Bau- und Abfallrecht ein schlankes und doch tragfähiges Konzept für Rückbauten. Die Vorschläge sollen die Rückbauplanung und -ausführung unterstützen, ohne die Technikoffenheit und die Fortentwicklung der Abbruchtechnik einzuschränken. Die Vorteile des offen gehaltenen Konzepts liegen in der hohen Individualisierbarkeit – eine vollständige Standardisierung des Rückbaus sei nicht möglich. Als notwendig erachtet die Studie die Nennung von Rückbauten gegenüber den regionalen Bauordnungsbehörden sowie die Austragung deinstallierter Anlagen aus dem Marktstammdatenregister. Das Marktstammdatenregister muss zu jeder Zeit die aktuell installierte Leistung abbilden, regionale Raumordnungspläne müssen den Bebauungszustand der Windfläche jederzeit korrekt wiedergeben. Beide Forderungen sind in Expertenkreisen anerkannt, in der Praxis aber oft nicht umgesetzt. Betreiber und Rückbauunternehmen müssen diese Formalität aufmerksamer erfüllen. Für die Planung von Rückbauten sind genaue und anlagenindividuelle technische Informationen erforderlich, über welche die Hersteller verfügen dürften. In Fachkreisen umstritten ist die Frage nach der Herausgabe dieser Herstellerinformationen für die Rückbauplanung. Gemeint sind damit technische Daten, wie die Anlagenhöhe, der Rotordurchmesser, die Maße und Gewichte der mittels Krans zu senkenden Komponenten, Betriebsmittel und weitere. Bedenken bestehen hinsichtlich der Anforderungen an die Genauigkeit der Angaben, möglicher Veränderungen der Anlagen während der Laufzeit, und mit Blick auf Haftungsrisiken bei Irrtümern. Die Umsetzungsvorschläge der Studie variieren daher zwischen einer Informationsbereitstellung durch die Anlagenhersteller als Voraussetzung für eine Genehmigung und der gänzlich freiwilligen Übermittlung dieser Informationen auf Nachfrage der Rückbauunternehmen. Bei jedem Grad der Verbindlichkeit sind branchenweit abgestimmte und geordnete Datensätze hilfreich, denn sie schaffen Transparenz und gleiche Wettbewerbsbedingungen. Der Herstellerbranche wird daher die Festschreibung eines Informations-standards nahegelegt, nicht zuletzt um Inhalt und Umfang freigegebener technischer Informationen maßgebend zu bestimmen. Im Batterie- und Elektroaltgerätegesetz sowie in den Statuten der freiwilligen Selbstverpflichtung der Schaltanlagenhersteller und SF6-Produzenten ist geregelt, dass für bestimmte elektrische Komponenten sowie chemische Energiespeicher einer Windenergieanlage Regelungen der bestehenden Herstellerverantwortung greifen und die sich selbstverpflichtenden Unternehmen die F-Gase-Entnahme und ihr Recycling bei Bedarf unterstützen. Die gesetzlichen Vorgaben erleichtern somit die Entsorgung der chemischen und elektronischen Komponenten von Windenergieanlagen und entlasten damit auch Anlagenbetreiber und Rückbauunternehmen.
Das norwegische Unternehmen Nordic Blue Crude plant die Inbetriebnahme von bis zu zehn Fabriken für synthetische Kraftstoffe. Die erste soll 2020 in Südnorwegen in Betrieb gehen und jährlich zehn Millionen Liter synthetischen Diesel erzeugen, später die zehnfache Menge. In der Endausbaustufe würden die zehn Fabriken jährlich eine Milliarde Liter Kraftstoff produzieren. Die Technologie dazu basiert auf der des Partners Sunfire, der in einer Pilotanlage in Dresden bisher mehr als drei Tonnen des synthetischen Erdöl-Substituts herstellte. Dieser Kraftstoff würde als chemischer Energiespeicher den Import von Rohöl reduzieren, als Power-to-Liquid könnten er überschüssigen Wind- und Solarstrom speichern. Die Produktionskosten sollen zu Beginn bei unter zwei Euro pro Liter liegen, also etwa viermal höher als herkömmlicher Diesel aus Mineralöl. Die verwendeten Technologien sind etabliert, verbessert wurden die einzelnen Verfahrensschritte. Durch Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Kohlendioxid aus der Luft und Wasserstoff werden zu Kohlenmonoxid, dieses wiederum wird zusammen mit Wasserstoff durch Fischer-Tropsch-Synthese verflüssigt. Dennoch kann auf Abgasreinigungssysteme in den Fahrzeugen nicht verzichtet werden, denn der synthetisch erzeugte Diesel erzeugt bei seiner Verbrennung nur etwa 10 bis 20 Prozent weniger Feinstaub und Stickoxid als klassischer Dieselkraftstoff.
Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf haben einen neuen Batterietyp entwickelt, der ohne das teure Edelmetall Platin auskommt und zudem deutlich günstiger als herkömmliche Modelle wäre. Die Zink-Luft-Batterien funktionieren auf chemischer Basis und könnten ein wichtiger Faktor für die Energiewende sein, da sie erneuerbare Energiequellen effizienter nutzen und auch bei Dunkelheit Strom aus Solarenergie speichern könnten. Der neue Katalysator auf Basis des häufigen Elements Zirkonium (als Substitut von Platin) treibt die Lade- und Entladeleistung des Akkus nach oben und ist zudem sehr langlebig. Die Forschenden testeten ihren Prototypen über 130 Betriebsstunden, wobei die Kapazität immer noch bei 92% der ursprünglichen Leistung lag. Die Größe der Metallpartikel beeinflusst die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren und die Katalytische Wirksamkeit der Metallatome nimmt in der Regel zu, je kleiner die Partikel werden. Die Forschenden wollen nun ein neues Konzept für Batterie-Strukturen entwickeln, das zu innovativen Einzelatom-Katalysatoren führen könnte. Der Katalysator in einer Zink-Luft-Batterie verringert die sogenannte Überspannung, die beschreibt, in welchem Maße die tatsächliche chemische Reaktion in der Batterie von dem abweicht, was theoretisch erwartet werden kann. Katalysatoren sind daher unverzichtbar für die Effizienz chemischer Energiespeicher und neue Katalysatoren, die häufiger vorkommen und günstiger sind als Platin, sind dringend notwendig.
Das Projekt "Direct electrocatalytic conversion of CO2 into chemical energy carriers in a co-ionic membrane reactor (eCOCO2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Agencia estatal consejo superior de investigaciones cientificas durchgeführt. GHG emissions reduction policies to mitigate the alarming climate change can impact carbon-intensive industrial sectors, leading to loss of employment and competitiveness. Current multistage CCU technologies using renewable electricity to yield fuels suffer from low energy efficiency and require large CAPEX. eCOCO2 combines smart molecular catalysis and process intensification to bring out a novel efficient, flexible and scalable CCU technology. The project aims to set up a CO2 conversion process using renewable electricity and water steam to directly produce synthetic jet fuels with balanced hydrocarbon distribution (paraffin, olefins and aromatics) to meet the stringent specifications in aviation. The CO2 converter consists of a tailor-made multifunctional catalyst integrated in a co-ionic electrochemical cell that enables to in-situ realise electrolysis and water removal from hydrocarbon synthesis reaction. This intensified process can lead to breakthrough product yield and efficiency for chemical energy storage from electricity, specifically CO2 per-pass conversion greater than 85%, energy efficiency greater than 85% and net specific demand less than 6 MWh/t CO2. In addition, the process is compact, modular -quickly scalable- and flexible, thus, process operation and economics can be adjusted to renewable energy fluctuations. As a result, this technology will enable to store more energy per processed CO2 molecule and therefore to reduce GHG emissions per jet fuel tone produced from electricity at a substantial higher level. eCOCO2 aims to demonstrate the technology (TRL-5) by producing greater than 250 g of jet fuel per day in an existing modular prototype rig that integrates 18 tubular intensified electrochemical reactors. Studies on societal perception and acceptance will be carried out across several European regions. The consortium counts on academic partners with the highest world-wide excellence and exceptional industrial partners with three major actors in the most CO2-emmiting sectors.
Das Projekt "Entwicklung einer Messmethode und Messzelle zur Quantifizierung von Elektrolyten und Separatoren für chemische Energiespeicher - Teilvorhaben: Untersuchung der Lithiumbeweglichkeit in Elektrolyten und Separatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologien (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Werkstoffkunde (IAM-WK) durchgeführt. Im Rahmen des beantragten Projektes LiMES soll ein neues Messverfahren inklusive eines innovativen neuen Messaufbaus zur Untersuchung von Batterieelektrolyten und Separatoren für sekundäre Energiespeicherzellen entwickelt, geprüft, mit aktuellen Verfahren verglichen und hinsichtlich einer kommerziellen Anwendung validiert werden. Das neue Verfahren ist darauf ausgerichtet, schon zu einem frühen Stadium der Entwicklungsarbeiten an Elektrolyten und Separatoren die tatsächliche Nutzbarkeit dieser beiden Komponenten hinsichtlich der Performance in einem Energiespeicher (z.B. Lithium-Ionen-Zelle) zu messen und zu überprüfen. Auf diese Weise soll ein kostengünstiges Messverfahren zur ressourcenschonenden Entwicklung von Elektrolyten und Separatoren für aktuelle (z.B. Li-Ionen-Technologie) und neue (z.B. Mg-Ionen-Technologie) sekundäre Energiespeicher entstehen.
Das Projekt "Messmethode und Messzelle zur Quantifizierung von Elektrolyten und Separatoren für chemische Energiespeicher - Teilvorhaben: Marktreife Messzelle für Programmed-Current-Derived-Chronopotentiometry-Messungen und Methodenvalidierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von rhd instruments GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Rahmen des beantragten Projektes LiMES soll ein neues Messverfahren inklusive eines innovativen neuen Messaufbaus zur Untersuchung von Batterieelektrolyten und Separatoren für sekundäre Energiespeicherzellen entwickelt, geprüft, mit aktuellen Verfahren verglichen und hinsichtlich einer kommerziellen Anwendung validiert werden. Das neue Verfahren ist darauf ausgerichtet, schon zu einem frühen Stadium der Entwicklungsarbeiten an Elektrolyten und Separatoren die tatsächliche Nutzbarkeit dieser beiden Komponenten hinsichtlich der Performance in einem Energiespeicher (z.B. Lithium-Ionen-Zelle) zu messen und zu überprüfen. Auf diese Weise soll ein kostengünstiges Messverfahren zur ressourcenschonenden Entwicklung von Elektrolyten und Separatoren für aktuelle (z.B. Li-Ionen-Technologie) und neue (z.B. Mg-Ionen-Technologie) sekundäre Energiespeicher entstehen.
Das Projekt "Additive Herstellung von Protonen und Sauerstoff ko-ionische Leiter für CO2/H2O Ko-Elektrolyse und Umwandlung zu Methanol und andere Chemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WZR ceramic solutions GmbH durchgeführt. Eine vielversprechende Technologie, die regenerativ gewonnene Überschussenergie zu speichern und zu nutzen, ist deren effiziente Umwandlung mittels Ko-Elektrolyse von atmosphärischem oder industriellem CO2 und H2O in Kraftstoffe. Chemische Energiespeicherung kann mittels Transformation von elektrischer Energie in stoffliche Energieträger erfolgen. Sobald die Energie durch Umwandlung von Stoffen in einer Chemikalie gespeichert ist, sind verschiedene Möglichkeiten der Nutzung möglich, z.B. die Wiederverstromung, die Nutzung für Heizsysteme oder der Einsatz für mobile Anwendungen. Speziell die Herstellung von Chemikalien wie Methanol, Ethanol, Methan und Synthesegas, um nur einige Beispiele zu nennen, bietet eine Vielzahl von neuen Einsatzgebieten. Die Herstellung mittels Ko-Elektrolyse ist dabei eine sehr effiziente und vielversprechende Methode. Anstrengungen in der Forschung und Entwicklung sollten auf die Erhöhung der Prozesseffizienz gerichtet sein. Ziel des bei WZR geplanten Teilprojektes ist die Herstellung von Membranen mittels Additiver Fertigung. Auf diesem Wege soll eine deutliche Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden, da Montageprozesse entfallen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen mehrere Materialien verarbeitet und die Porosität des Gefüges variiert werden: Der grundlegende Aufbau besteht aus einem porösen Anodensubstrat, einem gasdichten Elektrolyt und einer porösen Kathodenschicht. Um dieses Ziel zu erreichen, werden parallel zwei Additive Verfahren betrachtet: Pulver-3D-Druck mit Partikel gefüllten Tinten und 3D-Extrusion. Da aber am Ende des Projektes eine industrielle Fertigung möglich sein soll, müssen neben verfahrenstechnischen Fragen auch wirtschaftliche Aspekte betrachtet werden. Da diese zum heutigen Zeitpunkt nicht zu bewerten sind, sollen zunächst beide aussichtsreichen Verfahren entwickelt und bewertet werden. Zum Projektende erfolgt die Festlegung auf ein Verfahren, das in die industrielle Umsetzung gelangen soll.
Das Projekt "Teilvorhaben RWE: CO2-Wäsche-Optimierung und Demonstration der CCU-Kette" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Das Projekt ALIGN-CCUS-Projekt vereint 30 Forschungsinstitute und Industrieunternehmen aus fünf Ländern mit dem gemeinsamen Ziel, den schnellen und kosteneffektiven Einsatz von CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung zu unterstützen. Als FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung werden alle Bausteine der CCUS-Prozesskette (CCUS: Carbon Capture Usage and Storage) untersucht und in einem ganzheitlichen Ansatz über die Grenzen der Subprozesse hinweg optimiert. Dies umfasst insbesondere auch Fragen zur weiteren Optimierung der CO2-Abtrennung in Anlagentests, öffentlichen Akzeptanz, Kommunikation über CCUS, Lebenszyklusanalysen und die Untersuchung von Umsetzungsoptionen von CCUS in Regionen der beteiligten Mitgliedsstaaten. Für Deutschland wurde hierfür Nordrhein-Westfalen als möglicher Ort für die Umsetzung von CCU ausgewählt. Die CO2-Emisionen lassen sich nur dann deutlich, nachhaltig und gesellschaftlich akzeptabel senken, wenn alle Sektoren - Energie, Industrie und Transport - dazu beitragen. CCU kann dabei einen Sektor-übergreifenden Nutzen entfalten, der über Klimaschutz hinausgeht. Kohlenstoff kann mehrfach genutzt und fossile Energieträger und Rohstoffe substituiert werden. Chemische Langzeitspeicherung bei einem hohen Angebot von Strom aus fluktuierender regenerativer Erzeugung und Spitzenlast- bzw. Backup-Stromerzeugung aus CCU-Kraftstoffen mit hoher Energiedichte stabilisieren bei Engpässen die Stromnetze. CCU-Kraftstoffe sind darüber hinaus als Plattformchemikalien in verschiedenen Wirtschaftszweigen vielfältig anwendbar, insbesondere Methanol, Dimethylether (DME) und Oxymethylenether (OME3-5). Durch die chemischen Eigenschaften von DME / OME3-5 kann insbesondere der NOx / Ruß-Zielkonflikt innermotorischer Verbrennung gelöst werden, woraus sich ein hohes Emissions-Reduktionspotential im Transportsektor ergibt. CCU und Sektorkopplung eröffnen zudem eine Chance, den Transformationsprozess der Strom- und Rohstoffversorgung und des Transportsektors von 'fossil' auf 'erneuerbar' unter Nutzung existierender Infrastruktur gleitend zu gestalten, die Finanzierbarkeit sicherzustellen und Strukturbrüche mit Risiken für die Versorgungssicherheit zu vermeiden. Als Teilprojekt von ALIGN-CCUS wird eine CCU-Demonstrationsanlage gebaut und die Nutzung des CCU-Produktes Dimethylether (DME) als emissionsarmer Treibstoff für die Stromerzeugung und als Rohstoff für den Transportsektor realisiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Synthese und makrokinetische Untersuchung von Adsorptionsmitteln mit metallischer Trägerstruktur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Die Bereitstellung von Raum- und Prozesswärme sowie Warmwasser stellt den größten Anwendungsbereich beim Endenergieverbrauch dar. Durch den Einsatz von Wärmepumpen kann ein Teil dieses Energiebedarfs durch Umweltwärme oder Niedertemperaturabwärme substituiert werden. Einen vielversprechenden Ansatz stellen thermisch angetriebene Wärmepumpen und Kältemaschinen auf der Basis reversibler chemischer Reaktionen oder Sorptionsprozesse dar. Zur dauerhaften Gewährleistung eines guten Wärme- und Stofftransportes müssen die Arbeitsstoffe auf poröse Trägerstrukturen aufgebracht werden. Bisher werden dafür vor allem Silicagel und Zeolithe verwendet, die aufgrund geringer Wärmeleitfähigkeiten die erreichbare Leistungsdichte solcher Systeme limitieren. Im Forschungsvorhaben sollen daher neue Arbeitsstoffe für chemische Wärmepumpen auf Basis poröser Metallstrukturen untersucht werden, die eine Verbesserung der Eigenschaften versprechen. Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung dieser Metall-Metallsalz-Verbünde. Salze ermöglichen mit Wasserdampf, Ammoniak oder Alkoholen die Nutzung verschiedener Gas-Feststoff-Reaktionen, die sich für Anwendungen in Wärmepumpen, Kältemaschinen oder thermochemischen Speichern im Niedertemperaturbereich eignen. Das Ziel ist die Erzeugung von reaktiven Salzschichten auf porösen metallischen Schaum- oder Faserstrukturen. Hierzu sollen unterschiedliche Synthesepfade und deren Einfluss auf die Eigenschaften und Haftung der Salzschichten untersucht werden. Die hergestellten Verbundmaterialien werden anschließend experimentell charakterisiert, um Aussagen zu den Wärmeleiteigenschaften, zur Kinetik der Reaktions- bzw. Adsorptionsvorgänge und zur erreichbaren Leistungs- und Speicherdichte zu treffen. Anhand der Ergebnisse sollen Optimierungsmöglichkeiten abgeleitet und ein Simulationsmodell zur Auslegung von Adsorber-Wärmeübertragern auf Basis der neuen Verbundmaterialien erstellt werden.
Das Projekt "Im Rahmen der Plattform für Nachhaltige Chemische Konversion PLANCK - Ein Projekt zur Technologieentwicklung, um Hüttengase aus der Stahlerzeugung für die Synthese chemischer Produkte zu nutzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion durchgeführt. Hüttengase der Stahlindustrie sind in ihrer Zusammensetzung mit Synthesegasen der Chemie vergleichbar. Ziel ist es, die Hüttengase mit den darin enthaltenen CO2 als Synthesegas für die Chemieproduktion zu verwenden. Durch diese nachgelagerte stoffliche Nutzung des Hüttengases als Synthesegas können fossile Ressourcen (Öl, Gas) eingespart werden. Über eine Wasserelektrolyse - die auch die Brücke zu den Erneuerbaren Energien bildet- sollen die Hüttengase mit zusätzlichem H2 angereichert werden. Im erste Schritt sollen Ammoniak, Methanol, Polymere und höhere Alkohole aus dem Hüttengas synthetisiert werden. Die entsprechenden Grundlagen (Gaskonditionierung und -reinigung, Katalyse und Verfahrensprozesse) sollen im industrieübergreifenden Projekt entwickelt werden und an synthetischen und realen Hüttengasen getestet werden. Das Projekt soll damit einen zukunftsweisenden Ansatz zur Stabilisierung und Energieversorgung durch eine stoffliche Speicherung der Überschussenergie der erneuerbaren Energien leisten und so zum Gelingen der Energiewende und Reduzierung der kumulierten CO2-Emissionen beitragen. Während der gesamten Projektlaufzeit wird die Zusammensetzung der Hüttengase mit einer sehr hohen Genauigkeit bestimmt. Dies ist notwendig, um potentielle Katalysatorgifte zu identifizieren und die Eignung der Gase für chemische Synthesen zu prüfen. Gleichzeitig werden synthetische Gasgemische im PLANCK-Labor verwendet, um Katalysatormaterialien entsprechend verbessern zu können.
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