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Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Outotec GmbH & Co. KG durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Konzepts zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von CH4. Zur Erzeugung des CH4 aus Strom wird durch Druckelektrolyse H2 gewonnen: CO2 + 4H2 - größer als oder gleich CH4 + 2H2O. Anschließend wird der Wasserstoff zu Methan umgesetzt. Das Methan muss vor der Einspeisung ins Erdgasnetz konditioniert werden. 2. Arbeitsplanung: Es soll eine Studie zur Entwicklung eines Anlagenkonzepts für die Methanisierung in der Gasphase durchgeführt werden. Diese beinhaltet Prozessrechnung, Anlagenauslegung, eine Abschätzung der Investitionskosten sowie Laborversuche. Das entwickelte Anlagenkonzept soll mit dem Konzept der Flüssig-Methanisierung verglichen und ein optimales Reaktorkonzept für den Gesamtprozess evaluiert werden.

HyTrust-Projekt

Das Projekt "HyTrust-Projekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Bildende Künste Braunschweig, Institut für Transportation Design (ITD) durchgeführt. HyTrust untersucht von September 2009 bis August 2013 die gesellschaftlichen Auswirkungen der Einführung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie im Mobilitätssektor. Mit verschiedenen Methoden der sozialwissenschaftlichen Begleitforschung und des Design Thinkings geht das Projekt schwerpunktmäßig Fragen zur Akzeptanz gegenüber der Wasserstoff-Technologie und zum Vertrauen nach, das die Bevölkerung in die technologiebetreibenden Akteure setzt. Dem HyTrust-Projektverbund gehören das Unabhängige Institut für Umweltfragen (UfU), das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), das European Climate Forum (ECF), das Innovationszentrum für Mobilität und gesellschaftlichen Wandel (InnoZ), die Spilett GmbH und das Institut für Transportation Design (ITD) an. Gefördert wird es im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), betreut von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW). Ziel des Projektes ist neben der Expertenmeinung die Bürger- bzw. Nutzerperspektive in den Entwicklungsprozess und die Einführungsphase von Wasserstoff als Kraftstoff in den Verkehrssektor einzubeziehen. Dazu sollen folgende drei übergreifenden Fragen beantwortet werden: - Welche Akzeptanz findet die Wasserstofftechnologie in der Öffentlichkeit? - Wie entsteht in der Öffentlichkeit Vertrautheit mit der Wasserstofftechnologie und Vertrauen in die Technologie betreibenden Akteure? - Wie kann der technologische Systemwechsel im Mobilitätssektor hin zur Wasserstofftechnologie unter sozioökonomischen Aspekten vollzogen werden? Unter der Überschrift 'Die Rolle von Bild und Design für die Innovation, Kommunikation und Akzeptanz einer Wasserstoffgesellschaft' hat das ITD im Rahmen des Projektverbundes mehrere Teilaufgaben übernommen. Die beiden wichtigsten sind zum einen eine Aufarbeitung der Design- und Innovationsgeschichte der Elektrizität und der Bedeutung von Visionen, Bildern und dem Design für die Etablierung eines neuen Energieträgers. Die historische Analyse erfolgt mit der Frage, welche Erfahrungen sich auf die Einführung von Wasserstoff übertragen lassen. Zum anderen erarbeiten Designer und Sozialwissenschaftler des Institutes detaillierte Nutzer- und Alltagsszenarien einer 'Wasserstoffgesellschaft'. Diese Szenarien sollen für den Diskurs und die Kommunikation über die neue Technologie und ihre Integration in den Alltag und die Lebenswelt zukünftiger Nutzer eingesetzt werden.

Sustainable Chemistry by XES

Das Projekt "Sustainable Chemistry by XES" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachbereich Chemie durchgeführt. Sus-XES beschreibt den Bau eines dispersiven von Hamos-Spektrometers für die Untersuchung nachhaltiger katalytischer Prozesse zur Erzeugung grüner Treibstoffe mittels resonanter und nicht-resonanter Röntgenemissions-Spektroskopie. Diese Methodik erlaubt ein genaues Abbild der elektronischen Struktur an Metallzentren von Metallkomplexen zur photokatalytischen Wasser-Reduktion. Solche Reaktionen, die molekularen Wasserstoff aus Wasser produzieren, sind für eine zukünftige, nachhaltige Energieversorgung unabdingbar. Die rationale Verbesserung entsprechender Systeme setzt aber eine genaue Kenntnis ihrer Wirkungsmechanismen voraus. Die Aufklärung der Elektronenverteilung am katalytischen Zentrum durch Röntgenemission wird hierzu wichtige Beiträge liefern. Das hierzu nötige von Hamos-Spektrometer ist momentan an keiner nationalen Quelle verfügbar. Es soll deshalb an Hamburger Synchrotron PETRA III aufgebaut und eine Probenumgebung geschaffen werden, die Messungen an der lichtgetriebenen Wasserreduktion in einem breiten Bereich von Zeitskalen ermöglicht. Damit wird auch ein wichtiger Grundstein für die Untersuchung nachhaltiger ultraschneller Reaktionen am freien Röntgenlaser XFEL in Hamburg und anderen internationalen Quellen gelegt. Die erzielten Ergebnisse werden es deshalb mittel- und langfristig erlauben, durch rationales Design definierter elektronischer Katalysatorstrukturen, Prozesse zur Wasserstoffgenerierung durch Sonnenlicht zu optimieren. Experimente zur Untersuchung photokatalytischer Wasser-Spaltungsreaktionen werden zu diesem Zweck so angepasst, dass entsprechende Reaktionen am Synchrotron unter Bestrahlung mit Sonnenlicht und Analyse der entstehenden Gase durchgeführt werden können. Die simultane Kombination von Röntgenemission und IR-Spektroskopie wird ein tieferes Verständnis erlauben, als eine der beiden Methoden allein.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Stralsund, Institut für Regenerative EnergieSysteme durchgeführt. Das Vorhabenziel beinhaltet die Erarbeitung des Konzeptes und der Spezifikationen eines Brennstoffzellensystems, das als Funktionsprototyp mit photokatalytisch erzeugtem Wasserstoff betrieben wird. Die netzunabhängige Stromversorgungseinheit verstromt dabei den diskontinuierlich in spezifischen Qualitäten bereitgestellten Wasserstoff in einem Anwendungsfall, dessen konkrete Einsatzbedingungen im Ergebnis einer Marktanalyse durch die WtI-MV zur Projektlaufzeit fixiert werden. Das Demonstrationssystem ist mit direkter Umsetzung des Wasserstoffs ohne Zwischenspeicherung als Hybridsystem mit einem elektrischen Energiespeicher in einem Leistungsbereich von 10 - 100 Wel vorgesehen. Insbesondere ist für das bei variierenden Lastverhältnissen, Wasserstoff- und Oxydanzfeuchten zuverlässig arbeitende Brennstoffzellensystem ein Diagnostik-System für die Wasserbalance zu entwickeln und in das Steuerungskonzept zu integrieren. Die Parametertoleranz des Brennstoffzellensystems ist hinsichtlich der zum Einsatz kommenden Wasserstoff- und Luftgemische zu ermitteln und für die Auslegung der Gasaufbereitung bereitzustellen. Auf Basis einer Modellierung des Hybridsystems mit Matlab/Simulink werden Anforderungen an den Stack, den Speicher und die Ladeelektronik abgeleitet. Schlüsselparameter des Systems werden an Einzelkomponenten verifiziert. Der Feuchtehaushalt wird mit der Impedanzspektroskopie untersucht. Die Membrane werden unter den konkretisierten Einsatzbedingungen charakterisiert.

NIP-Programm: Der SauberBus ist unterwegs auf Hamburgs Straßen - Klimafreundlicher Nahverkehr - NaBuZ: Demonstration

Das Projekt "NIP-Programm: Der SauberBus ist unterwegs auf Hamburgs Straßen - Klimafreundlicher Nahverkehr - NaBuZ: Demonstration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamburger Hochbahn AG durchgeführt. Die HOCHBAHN setzt auch im Busnetz auf umweltschonende Antriebstechnologien. Was die Technologie der Busse angeht, spielt Hamburg in der Königsklasse. Mit absoluter Vorbildfunktion', sagt Carsten Willms, Verkehrsexperte des ADAC. Unterstützt durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und ein bundesweites Netzwerk von Institutionen und Unternehmen setzen wir uns dafür ein, die Elektromobilität voranzubringen. Gemeinsam mit unseren Projektpartnern arbeiten wir daran, die Vision vom klimafreundlichen Nahverkehr zu verwirklichen. Die HOCHBAHN engagiert sich seit jeher für die Umwelt und ist seit 2007 Umweltpartner der Stadt Hamburg. Eine Partnerschaft, die weniger eine freiwillige Verpflichtung, sondern vielmehr eine Herausforderung bedeutet, die sie gern erfüllt. Gemeinsam mit anderen namhaften Unternehmen übernimmt die HOCHBAHN Verantwortung für die Metropolregion. Mit der Erprobung neuer Antriebstechnologien, die auch in den Dieselhybridbussen zum Einsatz kommen, leistet sie einen konkreten Beitrag zum Klimaschutz. Bereits 1999 hatte die HOCHBAHN überaus positive Erfahrungen mit einem Brennstoffzellenbus sammeln können. Damals wurde der NEBUS (New Electric Bus) in der Vorweihnachtszeit als Christmas-Shuttle zwei Wochen in Hamburg eingesetzt. Weiter ging es im Jahr 2003 mit der Teilnahme Hamburgs am europaweiten Förderprogramm CUTE . CUTE steht für Clean Urban Transport for Europe . Neben der Hansestadt nahmen neun weitere europäische Städte daran teil. In jeder der Städte wurden drei Brennstoffzellenbusse eingesetzt, um die Chancen und Möglichkeiten von Wasserstoff als Energieträger im öffentlichen Personennahverkehr zu testen. Das Projekt hatte drei Kernziele: - Der emissionsfreie umweltfreundliche Energieträger Wasserstoff soll im öffentlichen Personennahverkehr etabliert werden. - Eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung soll entwickelt werden. - Der Antrieb mit Brennstoffzellen unter verschiedenen topografischen, klimatischen und verkehrlichen Bedingungen soll in der Praxis erprobt werden. Der Start der zweiten Testphase erfolgte im Jahr 2006 mit dem europäischen Projekt HyFLEET:CUTE. Im Rahmen dieser Phase waren bis Juli 2010 in der Hansestadt bis zu neun Brennstoffzellenbusse im Einsatz.

Teilprojekt 1; Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 1; Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich Erneuerbare Energie, Institut für heterogene Materialsysteme durchgeführt. Projektziel ist die Charakterisierung der von den Partnern des Konsortiums hergestellten photokatalytisch-aktiven Materialien zur Untersuchung d. Wasserspaltung zu Wasserstoff und Sauerstoff. Dazu sollen eine Reihe von Standard-Analysetechniken eingesetzt u. modifiziert o. weiterentwickelt werden. Ein Schwerpunkt ist die in-situ-Analytik am BESSY (ISISS-Strahlrohr) für photokatalytische Untersuchungen eingesetzt u. weiterentwickelt werden. Ein zweiter Schwerpunkt ist die Herstellung von Halbleiterheteromaterialien (Komposite) und deren Austestung hinsichtlich der photokatalytischen Wasserspaltung (Device Entwicklung). 1: Wachstum von Halbleiter- Dünnschichten und Analytik/Charakterisierung;AP2: Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitrid-Schichten auf Halbleiter-Dünnschichten; Testreaktionen zur Wasserspaltung;Oxidationschemie;AP3: Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitrid- Nanoschichten auf Halbleitern (u.a. Chalkopyrit-Dünnschichten); Testreaktionen zur Wasserspaltung; Oxidationschemie;AP4: Herstellung und Charakterisierung von Hetero-Halbleiterstrukturen auf der Basis von TCOs und Chalkopyrit; neue Bauelemente und Prototypen. Aufbau eines Teststandes;AP5: In-situ-Synchrotronanalytik/ISISS-Strahlrohr-BESSY/ Koop. AK Schlögl,Beller/Junge, Brückner:- Stabilitätstest und Massenspektrometrie - In-situ PES/XAS-Charakterisierung unter Lichteinstrahlung bei ca.1mbar und Kopplung mit Massenspektrometrie

Teilvorhaben A

Das Projekt "Teilvorhaben A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von bse Engineering Leipzig GmbH durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens Bio-M soll ein neues flexibles und nachhaltiges Verfahren zur Erzeugung von Biomethanol aus biogenem Kohlenstoffdioxid und grünem H2 entwickelt und deren technische Mach-barkeit sowie industrielle Relevanz aufgezeigt werden. Vorteile liegen in den Vermarktungsmöglichkeiten des Methanols als biogene Plattformchemikalie sowie als Energie- und Wasserstoffspeicher, um die Energiedichte von Wasserstoff zu erhöhen. Fokus des Projekts ist die Entwicklung und Evaluierung stressresistenter, stabiler Katalysatoren, welche den Anforderungen der Realgaszusammensetzungen sowie einer fluktuierenden Betriebsweise entsprechen. Verfahrensparameter werden theoretisch und praktisch bestimmt und dienen der Bewertung des Verfahrens. Das Projekt unterteilt sich in 7 AP, wobei das AP 7 ein Querschnittspaket zur allgemeinen Projektverwaltung darstellt. Nach einer umfassenden Ermittlung der Grundlagen (AP1) wird eine technische Vorauslegung (AP2) angestrebt. Aufbauend auf dieser Vorauslegung wird eine Simulation (AP3) durchgeführt. Das Ergebnis wird in Form eines Labortest (AP4) technisch untersucht. Die Resultate der Realtestumgebung werden in der Validierung (AP5) fachlich analysiert. Im Anschluss können in der Skalierung (AP6) wichtige Aussagen für eine spätere industrielle Anwendung getroffen werden. Das Projekt gliedert sich in 2 Iterationen, wodurch Verbesserungspotentiale der 1. Iteration direkt analysiert und in die abschließende Skalierung einfließen können.

Teilprojekt 2: Entwicklung und Test eines Mehrstoffbrenners

Das Projekt "Teilprojekt 2: Entwicklung und Test eines Mehrstoffbrenners" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung eines Brenners für einen Zwiebelschalenreformer zur Verbrennung von Erdgas und wasserstoffhaltigem Reformatgas. Mit den Erkenntnissen soll ein Mehrstoff-Brenner mit einem Regelbereich zwischen 30 - 100 Prozent und Wasserstoffanteilen im Brenngas bis 75 Prozent entwickelt und in dem Zwiebelschalenrformer erprobt werden. Nach der Definition der Zielparameter des Zwiebelschalenreformers und den daraus resultierenden Anforderungen an die Einzelkomponenten wird ein Brennerkonzept für die Anlage erstellt. Die Einzelteile des Brenners und des Abgassystems werden gas- und strömungstechnisch ausgelegt und Konstruktionsunterlagen zum Brennerbau erstellt. Anschließend werden die Versuchsbrenner gefertigt und am Versuchsstand umfassend mit Erdgas und wasserstoffhaltigem Reformatgas getestet. Ein optimiertes Brennermodell wird in den entwickelten Zwiebelschalenreformer integriert und getestet. Entwicklungsschritte sind: Die Untersuchung von unterschiedlichen Materialien auf Ihre Eignung zum Einsatz in Brennern für die Verbrennung sowohl von Erdgas als auch von wasserstoffhaltigen Gasen. Die Erstellung eines Brennerkonzeptes zur Reformerbeheizung inkl. der notwendigen Sicherheitstechnik. Innerhalb des Konzeptes müssen sicherheitstechnische Aspekte wie Flammenüberwachung und Rückschlagsicherheit sowie umwelttechnische Aspekte wie sicherer Ausbrand und geringe Schadstoffemissionen berücksichtigt werden. Das Konzept wird anwendungsnahe in dem zu entwickelnden Zwiebelschalenreformer erprobt.

Teilvorhaben C

Das Projekt "Teilvorhaben C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens Bio-M soll ein neues flexibles und nachhaltiges Verfahren zur Erzeugung von Biomethanol aus biogenem Kohlenstoffdioxid und grünem H2 entwickelt und deren technische Machbarkeit sowie industrielle Relevanz aufgezeigt werden. Vorteile liegen in den Vermarktungsmöglichkeiten des Methanols als biogene Plattformchemikalie sowie als Energie- und Wasserstoffspeicher, um die Energiedichte von Wasserstoff zu erhöhen. Fokus des Projekts ist die Entwicklung und Evaluierung stressresistenter, stabiler Katalysatoren, welche den Anforderungen der Realgaszusammensetzungen sowie einer fluktuierenden Betriebsweise entsprechen. Verfahrensparameter werden theoretisch und praktisch bestimmt und dienen der Bewertung des Verfahrens. Das Projekt unterteilt sich in 7 AP, wobei das AP 7 ein Querschnittspaket zur allgemeinen Projektverwaltung darstellt. Nach einer umfassenden Ermittlung der Grundlagen (AP1) wird eine technische Vorauslegung (AP2) angestrebt. Aufbauend auf dieser Vorauslegung wird eine Simulation (AP3) durchgeführt. Das Ergebnis wird in Form eines Labortest (AP4) technisch untersucht. Die Resultate der Realtestumgebung werden in der Validierung (AP5) fachlich analysiert. Im Anschluss können in der Skalierung (AP6) wichtige Aussagen für eine spätere industrielle Anwendung getroffen werden. Das Projekt gliedert sich in 2 Iterationen, wodurch Verbesserungspotentiale der 1. Iteration direkt analysiert und in die abschließende Skalierung einfließen können.

Teilprojekt 1: PEM-Stack- und Systementwicklung & Evaluierung

Das Projekt "Teilprojekt 1: PEM-Stack- und Systementwicklung & Evaluierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inhouse engineering GmbH durchgeführt. Das Hauptziel ist die Entwicklung eines integrativen Systems zur hocheffizienten Nutzung von elektrischer Energie, Wärme- und Kälteenergie bereitgestellt auf Basis von 100% grünem Wasserstoff. Dieses System ist charakterisiert durch: - ein H2-BHKW auf Basis von Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen (NT-PEM-BZ), - ein H2-basiertes Wärmeerzeugermodul inkl. Brennwertnutzung, - eine leistungselektronische Verbundlösung zur parallelen Nutzung der elektrischen Energie auf AC und DC Level, - eine auf die Anwendung abgestimmte innovative Speicherlösung für thermische und elektrische Energie, - und ein abgestimmtes strahlungsbasiertes Klimatisierungssystem mit Wärmepumpe Das Vorhaben kooperiert mit dem Projekt 'H2-Netz', um spezifische Schnittstellenprobleme der Wasserstoffnutzung in Gebäuden übergreifend zu lösen. Dazu zählen vor allem Fragen zum H2-Gasanschluss (Druckniveau, Qualität, Sicherheit, Odorierung). Im Fokus steht ein modulares Systemdesign für die Stromversorgung und Klimatisierung von Mehrfamilienhäusern und Gewerbeeinrichtungen mit einem durchschnittlichen Grundbedarf von 5 kW elektrischer Leistung. Das System wird modulierbar ausgeführt sein, um den Bedarf des Verbrauchers an thermischer und elektrischer Energie zu decken. Das Konzept beinhaltet neben der parallelen Nutzung von AC und DC Energie eine Klimatisierung des Objektes. Das Projekt besteht aus den folgenden 6 Arbeitspaketen, die mit 6 Meilensteinen unterlegt sind: - AP 1: Konzipierung einer innovativen Hausenergieversorgung mit Wasserstoff - AP 2: Entwicklung des Gesamtenergiemodells für das H2-PEM-Brennstoffzellen-BHKW und optimierter Betriebsstrategien im Anwendungsgebiet/-objekt - AP 3: H2-PEMFC-Stack und Stackmodul - AP 4: Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser aus Wasserstoff - AP 5: Leistungselektronik zur parallelen AC/DC Nutzung - AP 6: Validierung der häuslichen Energieerzeugung auf H2-Basis inhouse ist an allen 6 Arbeitspaketen beteiligt.

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