Im Rahmen der in Deutschland stattfindenden Energiewende werden zur Substituierung fossiler Energieträger zunehmend erneuerbare Energien eingesetzt. Die regelmäßige Verfügbarkeit dieser Energiequellen ist nur bei einem kleinen und kaum erweiterbaren Teil, hauptsächlich der Wasserkraft und der Biomasseverwertung, gegeben. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger der erneuerbaren Energien (Wasserstoffwirtschaft) erscheint aufgrund hoher Anfangsinvestitionen zur Umrüstung der auf Kohlenwasserstoffen basierenden Energieinfrastruktur sowie der geringen volumetrischen Energiespeicherdichte des Wasserstoffs problematisch. Eine interessante Möglichkeit zur Lösung der Speicherproblematik bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorhandenen Infrastruktur besteht in der Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid und Elektrolyse-Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Durch eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid lassen sich in Folge CO2 ?Emissionen mindern, und CO2 wird dadurch in einem Kreislauf genutzt, ohne dass die Atmosphäre durch zusätzliche Emissionen belastet wird. Für die Umsetzung dieses Konzepts müssen geringe Systemkosten bei hohen Wirkungsgraden erreicht werden. Beide Kriterien sprechen für die Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff für eine anschließende Kohlenwasserstoffsynthese. Bisher wurden in Hochtemperatur?Elektrolyseuren sauerstoffleitende Elektrolyte verwendet. Das Teilvorhaben der Professur für Technische Thermodynamik innerhalb des Verbundprojektes umfasst die Charakterisierung der eingesetzten Katalysatoren sowie deren Wirkungsweise und die Untersuchung der katalytischen Prozesse mit experimentellen Methoden. Damit soll der Gesamtprozess hinsichtlich der Katalysatoren optimiert werden.
Zielsetzung: Die Solarenergie ist neben der Windenergie eine der Hauptsäulen der Energiewende. Damit die Klimaziele erreicht werden, ist es notwendig die Solarindustrie weltweit massiv zu skalieren. Pierre Verlinden, einer der weltweit führendsten Solarexperten, äußert sich dazu 2020 im Journal of Renewable and Sustainable Energie wie folgt: “The [PV] industry has demonstrated that it is capable to grow at a very high rate and to continuously reduce the cost of manufacturing. There are no challenges related to the technology, manufacturing cost, or sustainability, except for the consumption of silver, which needs to be reduced by at least a factor of 4 […].” Silber ist die einzige kritische Ressource in der Solarzellenproduktion. Derzeit werden bereits weltweit ca. 17 % des jährlich in Minen abgebauten Silbers für die Solarzellenfertigung beansprucht. Gleichzeitig wächst die Fertigungskapazität für Solarzellen exponentiell um 20 - 30 % pro Jahr. Ohne technologische Innovation würde die Solarindustrie bereits im Jahr 2030 das gesamte weltweit verfügbare Silber aus dem Bergbau nachfragen. Es versteht sich von selbst, dass dies kein tragfähiges Szenario ist, zumal auch andere Zukunftstechnologien, wie die Elektromobilität, einen zunehmend hohen Silberbedarf anmelden. Expert*innen sind sich einig, dass die Versorgung der Solarindustrie mit Silber für die elektrischen Kontakte der Solarzellen bereits in 2 - 4 Jahren das größte Problem für das nötige Wachstum der Solarindustrie sein wird und somit auch zum Flaschenhals für die gesamte Energiewende wird. Das Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, PV2+, hat eine patentierte Galvaniktechnologie entwickelt, die es Solarzellenherstellern erlaubt mithilfe eines speziell entwickelten Elektrolyten, in Solarzellenkontakten Silber durch Kupfer zu substituieren. Dies ermöglicht die Skalierung der Solarindustrie und löst somit eine der zentralen Nachhaltigkeitsherausforderungen unserer Zeit. Fazit: Das Förderprojekt PV2+ verfolgte das Ziel, Silber durch Kupfer in Solarzellenkontakten zu ersetzen, um Kosten zu senken, die Rohstoffabhängigkeit zu verringern und die ökologische Nachhaltigkeit der Photovoltaikbranche zu stärken. Die gewählte technische Vorgehensweise erwies sich als sehr erfolgreich: Prozesse wie Sputtern und Laserablation wurden optimiert und auf Industrieanlagen übertragen, eine neue Galvanikanlage ermöglichte die homogene Kupferabscheidung auf über 500 Zellen bei stabilisiertem Elektrolyt. Der Proof of Concept wurde durch bessere Zellleistungen auf Industriewafern und einem ROI < 1 Jahr erbracht. Auch erste Umsätze durch Kundenbemusterungen bestätigen den Marktbedarf. Strategisch war eine Kurskorrektur nötig: Aufgrund des Rückgangs der europäischen Solarindustrie wurde der Fokus erfolgreich auf Asien und die USA sowie auf eigene pilotähnliche Demoproduktion verlagert. Diese Neuausrichtung erwies sich als essenziell für Markteintritt und Skalierung. Alternative technische Ansätze wie Kupfer-Nanopartikel oder Polymermasken wurden geprüft, boten jedoch keine vergleichbare Leistung, Wirtschaftlichkeit oder Umweltbilanz wie das patentierte Galvanikverfahren von PV2+. Die zentrale alternative Idee war daher nicht technologischer, sondern strategischer Natur und sie trug maßgeblich zur Zielerreichung bei.
Euryhaline Forellen und stenohaline Rotaugen werden an verschiedene Salzkonzentrationen angepasst und die Veraenderungen des Urinflusses und der Elektrolyte im Blut und im Urin bestimmt. Im Vordergrund der Versuche steht die Bestimmung der glomerulaeren Filtrationsrate (GFR). Die Adaptation vieler Knochenfische an ein hypotones bzw. hypertones Aussenmedium fuehrt im allgemeinen zu einer Steigerung bzw. Verringerung der GFR. Es soll ermittelt werden, ob dieser Vorgang allein auf eine veraenderte Filtrationsleistung einzelner Nephrone zurueckzufuehren ist ('Single Nephron Filtration Rate', SNGFR), oder auf einer Aenderung in der Gesamtzahl filtrierender Glomeruli des Nierengewebes beruht ('Glomerular Intermittency'). Das Ziel der Versuche ist, eine bessere Kenntnis von dem Regulationsmechanismus der GFR zu erhalten, der mit zum Ueberleben der Fische bei veraenderten Umweltbedingungen beitraegt.
Das Verfahren erlaubt die nahezu abfallfreie Regeneration des Chromsaeurebades. Die Verunreinigungen koennen in Form wiederverwertbarer Metalle aus dem laufenden Verchromungsprozess ausgeschleust werden. Die Regeneration der Chrombaeder basiert auf der kathodischen Abscheidung der Stoerionen (Eisen) bei gleichzeitiger Reoxidation der Chrom(III)- Ionen. Die Regenerationsanlage ist als Zweikammerelektrolysezelle ausgelegt. Anoden- und Kathodenraum werden durch eine Membran auf Teflonbasis getrennt, die nur Kationen passieren laesst. Das zu reinigende Chrombad wird in die Anodenkammer eingebracht. Im elektrischen Feld wandern die verunreinigenden Metallionen durch die Membran und werden an der Kathode als wiederverwertbares Metall abgeschieden. Gleichzeitig werden die Chrom(III)- Ionen im Anodenraum zur Chromsaeure reoxidiert.
FOREST wird die heutige industrielle Papierherstellung in Richtung einer CO2 -neutralen Produktion revolutionieren und somit wesentlich zum Schließen des 'Circular Gaps' in der Energiewende in Deutschland beitragen. Dazu wird ein modularer digitaler Zwilling für Papierherstellungsprozesse entwickelt. Dieser macht Energie- und Stoffflüsse, und damit schlussendlich auch CO2-Flüsse und -Footprints, bis auf die Teilprozess- und Teilprodukt-ebene herunter erfassbar. Die Erfassung erfolgt dabei nicht nur auf der Planungsebene (ERP), sondern direkt auch auf der Prozessebene (MES/Edge) im Zusammenspiel mit der digitalen Modellierung. Das Framework schafft damit ein Potenzial für die zielgerichtete Beschleunigung der Transformation der Papierindustrie zur Klimaneutralität durch die Bewertung aktueller Prozesse, aber auch die zielscharfe Abschätzung des Impacts möglicher Entwicklungen.
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FOREST wird die heutige industrielle Papierherstellung in Richtung einer CO2-neutralen Produktion revolutionieren und somit wesentlich zum Schließen des 'Circular Gaps' in der Energiewende in Deutschland beitragen. Dazu wird ein modularer digitaler Zwilling für Papierherstellungsprozesse entwickelt. Dieser macht Energie- und Stoffflüsse, und damit schlussendlich auch CO2-Flüsse und -Footprints, bis auf die Teilprozess- und Teilproduktebene herunter erfassbar. Die Erfassung erfolgt dabei nicht nur auf der Planungsebene (ERP), sondern direkt auch auf der Prozessebene (MES/Edge) im Zusammenspiel mit der digitalen Modellierung. Das Framework schafft damit ein Potenzial für die zielgerichtete Beschleunigung der Transformation der Papierindustrie zur Klimaneutralität durch die Bewertung aktueller Prozesse, aber auch die zielscharfe Abschätzung des Impacts möglicher Entwicklungen.
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FOREST wird die heutige industrielle Papierherstellung in Richtung einer CO2-neutralen Produktion revolutionieren und somit wesentlich zum Schließen des 'Circular Gaps' in der Energiewende in Deutschland beitragen. Dazu wird ein modularer digitaler Zwilling für Papierherstellungsprozesse entwickelt. Dieser macht Energie- und Stoffflüsse, und damit schlussendlich auch CO2-Flüsse und -Footprints, bis auf die Teilprozess- und Teilproduktebene herunter erfassbar. Die Erfassung erfolgt dabei nicht nur auf der Planungsebene (ERP), sondern direkt auch auf der Prozessebene (MES/Edge) im Zusammenspiel mit der digitalen Modellierung. Das Framework schafft damit ein Potenzial für die zielgerichtete Beschleunigung der Transformation der Papierindustrie zur Klimaneutralität durch die Bewertung aktueller Prozesse, aber auch die zielscharfe Abschätzung des Impacts möglicher Entwicklungen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1034 |
| Europa | 21 |
| Kommune | 1 |
| Land | 4 |
| Weitere | 8 |
| Wissenschaft | 434 |
| Zivilgesellschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 1003 |
| Text | 40 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 10 |
| Offen | 1000 |
| Unbekannt | 35 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1015 |
| Englisch | 87 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 34 |
| Datei | 34 |
| Dokument | 42 |
| Keine | 597 |
| Webseite | 407 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 422 |
| Lebewesen und Lebensräume | 486 |
| Luft | 513 |
| Mensch und Umwelt | 1045 |
| Wasser | 292 |
| Weitere | 1008 |