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Untersuchung von Nitrifikation und Denitrifikation an Grossanlagen

Durch umfangreiche Untersuchungen auf der Klaeranlage Wien-Blumental konnte gezeigt werden, dass unter bestimmten Bedingungen die gleichzeitige Entfernung der Kohlenstoff- und Stickstoffverbindung moeglich ist. In sauerstoffhaltigen Zonen des Belebungsbeckens wird nitrifiziert, in sauerstofffreien Zonen (anoxisch) wird denitrifiziert. Die Anwendung dieses Prinzips, das neben einer Entfernung von Stickstoffverbindungen auch Energieeinsparungen bewirkt, konnte auf vielen Klaeranlegen demonstriert werden.

Saisonale Kaeltespeicherung im Erdreich

Zielsetzung: Bereits 1987 wurde in einem Firmengebaeude in Wetzlar erstmals der Erdsondenteil einer erdgekoppelten Waermepumpe als Kaeltespeicher benutzt und direkt zur Kuehlung eines Konferenzraumes im Sommer herangezogen. Nunmehr sollen durch weitere Untersuchungen die Einsatzfaehigkeit und Auslegungskriterien fuer derartige energiesparende Raumkuehlungsanlagen festgestellt werden. Arbeiten und bisherige Ergebnisse: In zwei Gebaeuden (Technorama, Duesseldorf, und Betriebsgebaeude Geotherm, Linden) wird eine Raumkuehlung mit Kaeltespeicherung im Erdreich betrieben. Dabei ist in Linden nur die direkte Kaelterueckgewinnung vorgesehen, waehrend in Duesseldorf zur Deckung des Spitzenbedarfs reversible Waermepumpen zugeschaltet werden koennen. Beide Anlagen haben im Sommer 1991 voll zufriedenstellend gearbeitet. Studien fuer den Einsatz in anderen Gebaeuden liegen vor; fuer die Auslegungsrechnung wurden PC-Programme der Universitaet Lund, Schweden, eingesetzt. In einem eigenen Projekt wurde ein Bericht zum Stand der Technik erstellt.

Energiekonzept fuer das Versorgungsgebiet der Stadtwerke Geesthacht

Diese Untersuchung beschaeftigt sich mit den zukuenftigen Aufgaben eines Fernheizkraftwerkes am Barmbeker-Ring in Geesthacht. An eine Ist-Analyse fuer das Fernheizkraftwerk, das Fernwaermenetz und die angeschlossenen Gebaeude werden moegliche neue Gebiets- und Versorgungsvarianten gegeneinander abgewogen. So wird der Anschluss weiterer 265 Wohneinheiten an das bereits 717 Wohneinheiten versorgende FW-Netz empfohlen und von einer Abtrennung der Einfamilienhaeuser (hohe Netzverluste) aus wirtschaftlichen Gruenden abgeraten. Empfohlen wird die Installation eines BHKW und Massnahmen fuer Energieeinsparungen, vor allem Waermedaemmung.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU, Teilvorhaben: Recycling-Solarglas

Mit diesem Teilprojekt soll die Glasmanufaktur Brandenburg sich auf die kommende Einstufung gemäß der Ökodesign-Richtlinie vorbereiten, welche den produktrelevanten CO2-Ausstoß und die Verwendung umweltschädlicher Materialien bewertet. Das Solarglas ist für Herstellung von Solarmodulen ein wichtiger Bestandteil, somit hat das Glas einen erheblichen Anteil bei der Bewertung gemäß der Ökodesign-Richtlinie. Folglich sind die Ziele im Projekt für die Aspekte Energieverbrauch, Recycling und Vermeidung von umweltschädlichen Materialien in der Glasproduktion in den entsprechenden Arbeitspaketen aufgegriffen. Die Energieeinsparung und die Wiederverwertbarkeit sollen mit der Verwendung von Sekundärrohstoffen aus dem Recycling und der Dickenreduzierung erreicht werden. Die Vermeidung umweltschädlicher Materialien betrifft die Gemengekomponente Antimon, welche reduziert oder ersetzt werden soll, ohne die Produkteigenschaften zu verlieren. Diese Arbeiten werden durch die Ertragsverbesserungen bei geringerer Degradation flankiert.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie, Teilvorhaben: Erforschung Material und Baustoff

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Entwicklung eines mathematischen Modells zur Minimierung des Energieverbrauchs bei Zementdrehrohröfen mit Ketteneinbauten

Zement wird mit Hilfe des Trocken- oder Nassverfahrens im Drehrohrofen hergestellt. Beim Nassverfahren ist der spezifische Energiebedarf zum Brennen des Klinkers ca. 40 Prozent höher als beim Trockenverfahren, da im Gegensatz zum Trockenverfahren das feuchte Vormaterial direkt in den Drehrohrofen eingebracht wird und so das Wasser im Drehrohrofen sehr energieintensiv verdampft werden muss. Eine Möglichkeit den Energiebedarf beim Nassverfahren zu senken, ist die Verbesserung des Wärmeübergangs von den heißen Rauchgasen auf das Vormaterial im Drehrohrofen, indem im Drehofen Ketten angebracht werden. Die Ketten werden im heißen Rauchgas aufgeheizt und durch die Drehbewegung des Ofens in das kältere Vormaterial gefördert, wo sie ihre Wärme entsprechend abgeben. Dadurch sind Energieeinsparungen von rd. 15 Prozent möglich. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll ein mathematisches Modell, basierend auf Stoff-, Massen-, Energie- und Impulsbilanzen, zur Beschreibung des Betriebsverhaltens dieser Kettensysteme formuliert werden, um durch eine verbesserte Auslegung des Kettensystems im Drehofen den Energiebedarf und damit Umweltbelastungen und Energiekosten bei der Zementherstellung zu minimieren.

CO2- und kreislaufoptimierte additive Produktdesigns und LPBF-Fertigungsprozesse für ressourceneffiziente Nutzfahrzeugkomponenten, Teilvorhaben: Methoden für R-Strategien in der Produktentwicklung

Das Projekt 'COOPERATE' zielt darauf ab, die Energie- und Umweltkosten additiv gefertigter, metallischer Bauteile für Nutzfahrzeuge, insbesondere Stadt- und Reisebusse (z.B. eCitaro), zu minimieren und die Ressourceneffizienz durch Leichtbau und Kreislaufstrategien (R-Strategien) zu steigern. Es wird erwartet, dass im Rahmen des Projekts etwa 100 kg Gewicht pro Bus eingespart werden, was in der Nutzungsphase eine Energieeinsparung von 2.100 kWh pro Bus bedeutet. In der Herstellungsphase liegt das Energieeinsparpotenzial mit den verwenden Verfahren pro Bus bei ca. 13.500 kWh. Diese Einsparungen sollen durch Leichtbaudesigns, prädiktive Lebenszyklusanalysen und Prozessoptimierungen für R-Strategien erreicht werden. Im Nutzfahrzeugbereich sind Leichtbau-Ansätze ('Reduce'-Strategie) aufgrund der Elektrifizierung besonders wichtig, um die Antriebsenergie zu reduzieren. Die langlebigen Fahrzeuge bergen Potenziale für R-Strategien wie 'Repair' und 'Remanufacturing', um den Einsatz von Primärrohstoffen zu minimieren. Die prädiktive Lebenszyklusanalyse (LCA) spielt dabei eine zentrale Rolle, da 80 % der ökologischen Kosten während der Produktentwicklung bestimmt werden. Das Projekt setzt auf zwei Standorte, um additive Prozessketten mit dem Laser Powder Bed Fusion (LPBF)-Verfahren und Sensorik zur bauteilspezifischen Messung von Energie- und Materialverbräuchen abzubilden. Im Rahmen des Projektes werden ca. 25 Bauteile untersucht und fünf davon umfassend ökologisch und ökonomisch bilanziert. Folgende Themenbereiche werden adressiert: (1) R-Strategien im Produktdesign, um den Materialeinsatz zu reduzieren, (2) die Anwendung und Optimierung von AM-Bauteilen in der Nutzungsphase und (3) die Bewertung von End-of-Life-Szenarien und R-Strategien hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Vorteile.

Klimaschutzkonzept Stuttgart (KLIKS)

Das Weltklima ist durch den Treibhauseffekt bedroht. Staedte und Gemeinden sind mit ihren Buergern aufgerufen, dem entgegenzutreten. Gerade hier gibt es erhebliche Potentiale, CO2 und andere Treibhausgase zu mindern. Die Landeshauptstadt Stuttgart hat hierzu ein Konzept erarbeiten lassen, das die Bilanzierung und Trendprognose der CO2-Emissionen sowie zwei Massnahmenszenarien zur wirksamen CO2-Minderung in Stuttgart enthaelt. Die Konzepterstellung wurde von einem Arbeitskreis (Energie-Tisch) unterstuetzt, an dem verschiedenste Institutionen und Verbaende mitgewirkt haben. So konnte deren Fachkompetenz und Kenntnis bereits sehr frueh in das 1997 fertiggestellte Konzept einfliessen. Der Stuttgarter Gemeinderat hat zwischenzeitlich einem von der Verwaltung vorgelegten Handlungsprogramm zur Umsetzung des Klimaschutzkonzeptes zugestimmt. Neben einer Grundsatzentscheidung zur CO2-Reduzierung wurde die Mitwirkung und Mitfinanzierung an einem Energieberatungszentrum sowie ein Projekt zum energiesparenden Autofahren beschlossen, das aus staedtischen Mitteln mit 200000,- DM bezuschusst wird. Kuenftig sollen generell insbesondere Massnahmen umgesetzt werden, die neben dem Klimaschutz auch der Staerkung der lokalen Wirtschaft dienen. Bereits beschlossen ist auch ein kommunales Energiesparprogramm. Im Vorfeld dieses Programms war bereits zunaechst als einjaehriges Pilotprojekt eine Mobilitaetszentrale mit kompetenter Beratung in allen Verkehrsfragen eingerichtet worden. Die erfolgreiche Pilotphase endet im Sommer 1999. Die Weiterfuehrung soll in Kuerze beschlossen werden. Die Umsetzung von Massnahmen des Klimaschutzkonzeptes gestaltet sich wegen der angespannten Finanzlage schwierig.

Simulation des Regelverhaltens von Fernwaermenetzen 'SR'

Das Forschungsvorhaben ist Teil eines Verbundprojektes mit dem Titel 'Bessere Ausnutzung von Fernwaermeanlagen', das vom BMBF und sieben deutschen Fernwaermebetreibern finanziert wird. Ziel des Verbundprojektes ist es, Methoden und Software zu entwickeln, um den laufenden Betrieb einer Fernwaermeanlage so zu steuern, dass die wirtschaftlich guenstigste Loesung hinsichtlich Waermeerzeugung und Verteilung erreicht wird. Die fuer die Betriebsoptimierung erforderlichen Regeleingriffe der Steuertechnik und Leittechnik fuehren zu hydraulisch und thermisch instationaeren Zustaenden in der Anlage. Beispiele fuer optimierte Fahrvorschlaege sind: - gleitende Netzfahrzweisen, - Lastumlagerung zwischen Erzeugeranlagen, Nutzung industrieller Abwaerme, - Netzspeicherung, Netztrennung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das instationaere Regelverhalten von Fernwaermenetzen zu analysieren. Das Regelverhalten eines Fernwaermenetzes ist die Reaktion des Netzes und seiner regelbaren Komponenten auf planmaessige Betriebsaenderungen und Stoerfaelle. Die hierfuer erforderliche Modelltechnik, einschliesslich der numerischen Methoden, wird im Rahmen des Projektes weiterentwickelt und in Software umgesetzt.

Verschleiß und Abnutzungsbefundung an Altteilen mittels KI-basiertem, optischem Entscheidungsunterstützungssystem

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