Das Projekt "Teilprojekt: Die Rolle der Permeabiliät um einen Magmenkörper: Von gradueller Deformation oder plötzlicher Eruption" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften - Sektion Mineralogie, Petrologie & Geochemie durchgeführt. Viele der Elektrizität produzierenden geothermalen Felder Island liegen in der Nähe oder gar innerhalb von Kratern, gebildet durch dampfgetriebene Eruptionen. Kraflas geotermales Feld ist ein typisches Beispiel solch einer wertvollen Infrastruktur mit einem ungewissen Gefahrenpotential. Die dampf-getriebene (phreatische) Vití-Eruption fand direkt vor der effusiven Spalteneruption der Mývatn Fires (1724-29) statt: Auslöser der Eruption und Ursache für ihre Lage weit abseits der Hauptspalten für die Magmenförderung sind unbekannt. Unter diesem Aspekt werfen die Funde der Bohrung IDDP-1 - eine rhyolitische Schmelze in etwa 2km Tiefe unterhalb der Krafla Caldera und einer konduktiven Grenzschicht (CBL), welche das Magma von dem darüberliegenden hydrothermalen System trennt - eine Schlüsselfrage auf: Falls sich die Intrusion während der letzten Spalteneruption, den Krafla Fires (1975-84) bildete, warum kam es dann diesmal zu keiner explosiven Eruption (wie bei Vití)? Bisherige Arbeiten legen Nahe, dass vorallem die Gesteinspermeabilität darüber entscheidet ob ein unter Überdruck stehendes Fluid sein Umgebungsgestein fragmentiert oder ob es aufgrund von effektiver Ausströmung entweichen kann. Eine Lage wie die CBL mit unbekannter Permeabilität, kann eine vorzügliche lithologische Barriere oberhalb der rhyolitischen Magma darstellen. Das hier beantragte Forschungsvorhaben hat das Verständnis des magma/hydrothermalen Systems und seiner Auswirkungen auf potentielle vulkanische Gefahrenmomente zum Ziel, wie ebenfalls in dem wissenschaftlichen Programm des KMDP-Bohrprojektes verankert. Die zwei synergetisch verknüpften Kernpunkte dieses Antrags sind: (i) die Bestimmung der Belastbarkeit und Reaktion der CBL auf P-T-Perturbationen zum Beispiel aufgrund schneller/stufenweiser Dekompression (natürlicher Art sowie durch Produktion induziert), oder langsamer bis schneller Erwärmung (Magmenintrusion), sowie (ii) die Bestimmung des Zeitmaßstabes bei welchem die CBL ihr Verhalten von Verformung (belastbar) zu spröder Reaktion (Bruch) verändern. Daten und Proben von Bohrprojekten bieten eine einmalige Gelegenheit unser Verständnis der Rolle der Permeabilität solcher CBLs um einen Magmenkörper herum voranzutreiben. Wir wollen diese Wissenslücke schließen durch die Verknüpfung eines neuen Datensatzes zu Gesteinen aus der KMDP Bohrung mit Laborexperimenten zum Dekompression-Explosion Verhalten dieser Gesteine. Mit einer der weltgrößten Stoßrohrapparatus für vulkanische Fragestellungen planen wir verschiedene Szenarien der Reaktion der CBL auf kontrollierte schnelle Dekompression, sowie auf schnelle bzw. Langsame Heizprozesse zu simulieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gestaltung und Überwachung des Versuchs- und Regelbetriebs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, die Energieeffizienz im industriellen Bereich durch den Einsatz thermischer Energiespeicher zu steigern. Hier zeichnet sich großes Potential ab, sowohl für einen Ausgleich zwischen zeitlich variierendem Bedarf und Produktion als auch für die sichere Versorgung von Produktionsanlagen. Die STEAG New Energies GmbH (SNE) betreibt in Wellesweiler ein Heizkraftwerk zur Versorgung nahegelegener Industriebetriebe mit überhitztem Dampf, der von einer Gasturbine mit Abhitzekessel bereitgestellt wird. Um im Falle einer Störung die Dampfversorgung sicherzustellen, wird parallel ein Heizkessel mindestens auf Minimallast betrieben. Deshalb erzeugt das Kraftwerk vor allem in den Sommermonaten überschüssige Wärme. Durch den Einsatz eines Wärmespeichers entfällt der Minimallastbetrieb eines zusätzlichen Heizkessels, da der Speicher die kurzzeitige Dampfversorgung im Falle einer Störung der Turbine übernimmt, bis ein Dampfkessel hochgefahren ist. Um den ständigen Minimallastbetrieb des in der Besicherung vorgehaltenen Heizkessels im HKW Wellesweiler zu ersetzen, muss der Latentwärmespeicher für kurze Zeit (circa 15 Minuten) den erforderlichen überhitzten Dampf von 8t/h bei 300 Grad Celsius produzieren. Im Förderprojekt TESIN, FKZ 03ESP011A/B/C wurde ein Speicher hierfür entwickelt, gebaut und integriert. Hierfür wurden Hochleistungsrippen ausgelegt und der Speicher, bestehend aus 852 berippten Rohren mit über 5m aktiver Rohrlänge pro Rohr, gebaut. Während der Inbetriebnahmephase trat ein Schaden auf, der repariert werden muss. Die einzelnen wissenschaftlich-technischen Ziele des hiermit vorgeschlagenen Projekts nach Reparatur der Speicheranlage sind: - Inbetriebnahme und Versuchsbetrieb der Latentwärmespeicheranlage - Demonstration des Hochleistungs-Latentwärmespeichers im Realbetrieb am Heizkraftwerk Wellesweiler von SNE - Analyse der Integrationspotentiale von Latentwärmespeichern für Prozesswärme.
Das Projekt "Teilvorhaben: Speicheranlagenbetrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von STEAG New Energies GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, die Energieeffizienz im industriellen Bereich durch den Einsatz thermischer Energiespeicher zu steigern. Hier zeichnet sich großes Potential ab, sowohl für einen Ausgleich zwischen zeitlich variierendem Bedarf und Produktion als auch für die sichere Versorgung von Produktionsanlagen. Die STEAG New Energies GmbH (SNE) betreibt in Wellesweiler ein Heizkraftwerk zur Versorgung nahegelegener Industriebetriebe mit überhitztem Dampf, der von einer Gasturbine mit Abhitzekessel bereitgestellt wird. Um im Falle einer Störung die Dampfversorgung sicherzustellen, wird parallel ein Heizkessel mindestens auf Minimallast betrieben. Deshalb erzeugt das Kraftwerk vor allem in den Sommermonaten überschüssige Wärme. Durch den Einsatz eines Wärmespeichers entfällt der Minimallastbetrieb eines zusätzlichen Heizkessels, da der Speicher die kurzzeitige Dampfversorgung im Falle einer Störung der Turbine übernimmt, bis ein Dampfkessel hochgefahren ist. Um den ständigen Minimallastbetrieb des in der Besicherung vorgehaltenen Heizkessels im HKW Wellesweiler zu ersetzen, muss der Latentwärmespeicher für kurze Zeit (circa 15 Minuten) den erforderlichen überhitzten Dampf von 8t/h bei 300 Grad Celsius produzieren. Im Förderprojekt TESIN, FKZ 03ESP011A/B/C wurde ein Speicher hierfür entwickelt, gebaut und integriert. Hierfür wurden Hochleistungsrippen ausgelegt und der Speicher, bestehend aus 852 berippten Rohren mit über 5m aktiver Rohrlänge pro Rohr, gebaut. Während der Inbetriebnahmephase trat ein Schaden auf, der repariert werden muss. Die einzelnen wissenschaftlich-technischen Ziele des hiermit vorgeschlagenen Projekts nach Reparatur der Speicheranlage sind: - Inbetriebnahme und Versuchsbetrieb der Latentwärmespeicheranlage - Demonstration des Hochleistungs-Latentwärmespeichers im Realbetrieb am Heizkraftwerk Wellesweiler von SNE - Analyse der Integrationspotentiale von Latentwärmespeichern für Prozesswärme.
Das Projekt "Teilvorhaben: 3.1b und 4.2c" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik, Professur für Magnetofluiddynamik, Mess- und Automatisierungstechnik durchgeführt. Das geplante Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes AG Turbo Turbogrün und zielt auf die experimentelle Untersuchung von Masseströmen im Sekundärluftpfad von Gasturbinen und dem damit verbundenen Einfluss auf den Wärmeübergang bzw. auf die Wärmeleitung. Zusätzlich ist eine experimentelle Untersuchung zum Wärmeübergang an Dampfturbinen geplant. Einer der Schwerpunkte liegt auf der Untersuchung der Abhängigkeiten zwischen den an den Dichtelementen austretenden Kühlluftmasseströmen und der Wärmeleitung über die Dichtelemente. Dabei soll speziell der Einfluss der Anpresskraft an den Dichtungen auf die Kontaktwärmeleitung und den Leckagemassestrom untersucht werden. Zusätzlich soll der Einfluss des Kühlluftmassestromes auf die Temperaturverteilung eines im SLM-Verfahren hergestellten Decksegments einer Turbinen-Laufreihe untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt im Projekt liegt auf der Untersuchung der thermischen Belastung der Gehäusestrukturen im Bereich eines Zwischenraums an einer Modelldampfturbine. Hier soll der Einfluss der variablen Parameter des Dampfs und der Maschinenbelastung auf die Temperaturverteilung und die Verteilung des Wärmeübergangs an stehenden Bauteilen der Gehäusestruktur experimentell erarbeitet werden. Eine der zentralen Herausforderungen stellt für beide Themenschwerpunkte die messtechnische Bestimmung des Wärmeübergangs und der Temperaturverteilung unter den zu erwartenden, hohen thermischen Belastungen sowohl am Versuchsstand für die SLM-Decksegmente an der TU Dresden als auch am Dampfturbinenversuchsstand der HSU Hamburg dar. Um diese Aufgabe zu erfüllen, soll die aktuell verfügbare Messtechnik für den erwarteten, erweiterten Betriebsbereich modifiziert und qualifiziert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Detailentwicklung, Konstruktion und Herstellung des Demonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hülsenbusch Apparatebau GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration der CO2-Abtrennung aus gasbeheizten Industrieöfen. Der Lösungsansatz basiert auf einer Oxyfuel-Verbrennung des Brenngases mit reinem O2. Das Abgas besteht in diesem Fall hauptsächlich aus CO2 und H2O (Dampf), letzterer wird in einem gesonderten Verfahrensschritt auskondensiert. Der erforderliche Sauerstoff wird vor Ort mit keramischen Membranen erzeugt. Die Membrananlage ist mit dem Ofen gekoppelt, d. h. sie wird mit Abwärme beheizt. Eine Alternative stellt die Beheizung der Anlage mit Erdgas dar. Bei Hochtemperaturprozessen ist der Einsatz reinen Sauerstoffs als Oxidator häufig lukrativ, da eine deutliche Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades ohne hohen apparativen Aufwand zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgas möglich ist. Es wird davon ausgegangen, dass deutlich mehr Primärenergie (Erdgas) eingespart werden kann, als an zusätzlich aufzuwendender el. Energie für die O2-Abtrennung aufgewendet werden muss. So wird bei dem typischen el. Energiebedarf des Membrantrennverfahrens bereits bei 1000 Grad Celsius ein Einsparverhältnis von 15:1 erreicht, d. h. 1 kWh el. Energie für die O2-Erzeugung spart 15 kWh Erdgas ein. Im Gegensatz zu anderen CO2-Abtrennverfahren wird keine zusätzliche Energie für die Abtrennung benötigt, sondern sogar Primärenergie eingespart und gleichzeitig die anfallende CO2-Menge verringert. Im Projekt wird ein Oxyfuel-Ofen mit einer O2-Membrananlage gekoppelt. Das Wasser wird aus dem Abgas auskondensiert und der CO2-reiche Produktstrom analysiert. Der Gesamtprozess wird hinsichtlich des Energiebedarfs, der Einsatzflexibilität und der CO2-Reinheit optimiert. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Optimierung der Prozessstabilität und Fahrweise und der Vorbereitung für die industrielle Umsetzung. Im Hinblick auf die geplante Kommerzialisierung wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Einbeziehung energetischer und ökologischer Kriterien für verschiedene Szenarien durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Wärmetechnische Kopplung zwischen einer stromsparenden Membrananlage zur Sauerstoffproduktion und einem industrienahen Oxyfuel-Laborofen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Messer SE & Co. KGaA durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration der CO2-Abtrennung aus gasbeheizten Industrieöfen. Der Lösungsansatz basiert auf einer Oxyfuel-Verbrennung des Brenngases mit reinem O2. Das Abgas besteht in diesem Fall hauptsächlich aus CO2 und H2O (Dampf), letzterer wird in einem gesonderten Verfahrensschritt auskondensiert. Der erforderliche Sauerstoff wird vor Ort mit keramischen Membranen erzeugt. Die Membrananlage ist mit dem Ofen gekoppelt, d. h. sie wird mit Abwärme beheizt. Eine Alternative stellt die Beheizung der Anlage mit Erdgas dar. Bei Hochtemperaturprozessen ist der Einsatz reinen Sauerstoffs als Oxidator häufig lukrativ, da eine deutliche Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades ohne hohen apparativen Aufwand zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgas möglich ist. Es wird davon ausgegangen, dass deutlich mehr Primärenergie (Erdgas) eingespart werden kann, als an zusätzlich aufzuwendender el. Energie für die O2-Abtrennung aufgewendet werden muss. So wird bei dem typischen el. Energiebedarf des Membrantrennverfahrens bereits bei 1000 Grad Celsius ein Einsparverhältnis von 15:1 erreicht, d. h. 1 kWh el. Energie für die O2-Erzeugung spart 15 kWh Erdgas ein. Im Gegensatz zu anderen CO2-Abtrennverfahren wird keine zusätzliche Energie für die Abtrennung benötigt, sondern sogar Primärenergie eingespart und gleichzeitig die anfallende CO2-Menge verringert. Im Projekt wird ein Oxyfuel-Ofen mit einer O2-Membrananlage gekoppelt. Das Wasser wird aus dem Abgas auskondensiert und der CO2-reiche Produktstrom analysiert. Der Gesamtprozess wird hinsichtlich des Energiebedarfs, der Einsatzflexibilität und der CO2-Reinheit optimiert. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Optimierung der Prozessstabilität und Fahrweise und der Vorbereitung für die industrielle Umsetzung. Im Hinblick auf die geplante Kommerzialisierung wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Einbeziehung energetischer und ökologischer Kriterien für verschiedene Szenarien durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Numerische und experimentelle Untersuchung der Membrananlage sowie energetische Optimierung im Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration der CO2-Abtrennung aus gasbeheizten Industrieöfen. Der Lösungsansatz basiert auf einer Oxyfuel-Verbrennung des Brenngases mit reinem O2. Das Abgas besteht in diesem Fall hauptsächlich aus CO2 und H2O (Dampf), letzterer wird in einem gesonderten Verfahrensschritt auskondensiert. Der erforderliche Sauerstoff wird vor Ort mit keramischen Membranen erzeugt. Die Membrananlage ist mit dem Ofen gekoppelt, d. h. sie wird mit Abwärme beheizt. Eine Alternative stellt die Beheizung der Anlage mit Erdgas dar. Bei Hochtemperaturprozessen ist der Einsatz reinen Sauerstoffs als Oxidator häufig lukrativ, da eine deutliche Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades ohne hohen apparativen Aufwand zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgas möglich ist. Es wird davon ausgegangen, dass deutlich mehr Primärenergie (Erdgas) eingespart werden kann, als an zusätzlich aufzuwendender el. Energie für die O2-Abtrennung aufgewendet werden muss. So wird bei dem typischen el. Energiebedarf des Membrantrennverfahrens bereits bei 1000 Grad Celsius ein Einsparverhältnis von 15:1 erreicht, d. h. 1 kWh el. Energie für die O2-Erzeugung spart 15 kWh Erdgas ein. Im Gegensatz zu anderen CO2-Abtrennverfahren wird keine zusätzliche Energie für die Abtrennung benötigt, sondern sogar Primärenergie eingespart und gleichzeitig die anfallende CO2-Menge verringert. Im Projekt wird ein Oxyfuel-Ofen mit einer O2-Membrananlage gekoppelt. Das Wasser wird aus dem Abgas auskondensiert und der CO2-reiche Produktstrom analysiert. Der Gesamtprozess wird hinsichtlich des Energiebedarfs, der Einsatzflexibilität und der CO2-Reinheit optimiert. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Optimierung der Prozessstabilität und Fahrweise und der Vorbereitung für die industrielle Umsetzung. Im Hinblick auf die geplante Kommerzialisierung wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Einbeziehung energetischer und ökologischer Kriterien für verschiedene Szenarien durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeption einer durchsatzvariablen O2-Membrananlage und Optimierung der Fertigung von O2-Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration der CO2-Abtrennung aus gasbeheizten Industrieöfen. Der Lösungsansatz basiert auf einer Oxyfuel-Verbrennung des Brenngases mit reinem O2. Das Abgas besteht in diesem Fall hauptsächlich aus CO2 und H2O (Dampf), letzterer wird in einem gesonderten Verfahrensschritt auskondensiert. Der erforderliche Sauerstoff wird vor Ort mit keramischen Membranen erzeugt. Die Membrananlage ist mit dem Ofen gekoppelt, d. h. sie wird mit Abwärme beheizt. Eine Alternative stellt die Beheizung der Anlage mit Erdgas dar. Bei Hochtemperaturprozessen ist der Einsatz reinen Sauerstoffs als Oxidator häufig lukrativ, da eine deutliche Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades ohne hohen apparativen Aufwand zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgas möglich ist. Es wird davon ausgegangen, dass deutlich mehr Primärenergie (Erdgas) eingespart werden kann, als an zusätzlich aufzuwendender el. Energie für die O2-Abtrennung aufgewendet werden muss. So wird bei dem typischen el. Energiebedarf des Membrantrennverfahrens bereits bei 1000 Grad Celsius ein Einsparverhältnis von 15:1 erreicht, d. h. 1 kWh el. Energie für die O2-Erzeugung spart 15 kWh Erdgas ein. Im Gegensatz zu anderen CO2-Abtrennverfahren wird keine zusätzliche Energie für die Abtrennung benötigt, sondern sogar Primärenergie eingespart und gleichzeitig die anfallende CO2-Menge verringert. Im Projekt wird ein Oxyfuel-Ofen mit einer O2-Membrananlage gekoppelt. Das Wasser wird aus dem Abgas auskondensiert und der CO2-reiche Produktstrom analysiert. Der Gesamtprozess wird hinsichtlich des Energiebedarfs, der Einsatzflexibilität und der CO2-Reinheit optimiert. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Optimierung der Prozessstabilität und Fahrweise und der Vorbereitung für die industrielle Umsetzung. Im Hinblick auf die geplante Kommerzialisierung wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Einbeziehung energetischer und ökologischer Kriterien für verschiedene Szenarien durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konstruktion und Bau des Demonstrators sowie des Aufziehkörpers, als auch die Entwicklung des automatischen Abfahrens mittels Roboterarm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herbert Kannegiesser GmbH durchgeführt. Zunehmendes Hygienebewusstsein und die Einführung von Hygienestandards erfordern desinfizierende Aufbereitungsverfahren für empfindliche Formteile, die während der gesamten Textilaufbereitung mit wässrigen Medien umweltschonend behandelt werden. Im Projekt wird eine neuartige dreidimensionale Strömungsbehandlung zur automatischen, keimreduzierenden und energiesparenden Aufbereitung geformter Textilen entwickelt, die als Einzelteil gewaschen, entwässert, desinfiziert, getrocknet und geglättet werden. Durch individualisierte Behandlung sollen Formteile für Berufsbekleidung, empfindliche Oberbekleidung und aus dem Chemischreinigungsbereich sowie aus dem Privathaushalt hygienisch und schonend aufbereitet werden. Nach Bild- bzw. Formerkennung mittels KI soll die gesamte Textiloberfläche gezielt mit Waschflotte, Dampf-/Heißluft-Gemisch und Plasma behandelt werden. Die Keimreduktion soll mit DBE Niedrigtemperaturplasma erzielt werden, das in einem robotergesteuerten Arm definiert die Textiloberfläche Teils behandelt. Das Formteil wird außerdem durch Strömungsbehandlungen mit unterschiedlichen Medien und unterschiedlicher Intensität textilschonend behandelt. Schmutzentfernung auf Innen- und Außenseite der Formteile soll über einen flexiblen Multisegmentarm mit erzwungener Flottenströmung erreicht werden. Durch Modulation der Strömungseffekte soll die Waschflotte mit unterschiedlicher Intensität, niedriger Temperatur und geringer Waschmittelkonzentration auf die Textiloberfläche gebracht werden. Nach dem Entwässern erfolgt das Trocknen und Glätten mittels herkömmlicher Technologien (Heißluft- und Dampfströmung) bzw. Verfahren. Es werden Grundlagenuntersuchungen im Labormaßstab mit anschließendem Up-scaling in einer Versuchsanlage durchgeführt. Es wird ein Energieeinsparpotential von bis zu 35 % angestrebt, was eine jährliche Einsparung von mindestens 700 GWh/a in Deutschland bedeutet.
Das Projekt "20BarNetz-BRU: Optimierung des Dampfsystems der Covestro Deutschland AG im Industriepark Brunsbüttel durch den Bau eines zusätzlichen 20 bar Dampfnetzes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Covestro Deutschland AG durchgeführt. Die geplante Effizienzmaßnahme zielt auf die Optimierung des Dampfsystems in einem Industriepark durch den Bau eines zusätzlichen 20 bar Dampfnetzes ab. So kann die bei einem stark exothermen Prozessschritt freiwerdende Energie in Form von Dampf für einen endothermen Reaktionsschritt direkt verwendet werden. Durch das zusätzliche 20 bar Dampfnetz wird die standortweite Wärmeintegration verbessert, da der verfügbare Dampf direkt auf dem erzeugten Druckniveau genutzt wird. Insgesamt können durch die Maßnahmenumsetzung jährlich ca. 5.130 t/CO2 eingespart werden.
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