Eine der größten Herausforderungen im Rahmen der Energiewende ist die CO2-neutrale Versorgung von Industrie und Gewerbe mit Prozesswärme und -kälte. Eine besondere strategische Relevanz gewinnt BioBrauS dadurch, dass nicht nur biogene Reststoffe, die einen überschüssigen und in der Regel unvermeidbaren Stoffstrom darstellen, einer weitergehenden energetischen Verwertung zugänglich gemacht werden, sondern auch der Verbrauch der fossilen Primärressource Braunkohle mit hohen CO2-Aussstoß reduziert wird. Ziel ist die Entwicklung eines Brennstoffes aus aufbereiteten organischen Reststoffen, wie Gärprodukten oder Geflügelmist, mit abgestimmter Verbrennungstechnologie auf Basis der Stabfeuerung zu verwerten. Hierfür soll das Verfahren des Impulsbrenners evaluiert und an die Verbrennung diese Stoffsysteme adaptiert werden. Mit der Auswahl und Bewertung von Gärresten und Geflügelmist als Brennstoff für die Staubfeuerung soll der Grundstein für den Ersatz von Braun- und Steinkohle gelegt werden. Im Fokus stehen deshalb die experimentelle Verfahrensevaluation und Optimierung von Verbrennungseigenschaften und Prozessparameter der Staubfeuerung für den Einsatz landwirtschaftlicher Reststoffe, wie Gärrest und Geflügelmist als Ersatz des bisherigen Energieträgers Braunkohle für Bestands- und Neuanlagen. Auch die biogenen Inputsubstrate sollen für den Einsatz in der Staubfeuerung angepasst (Mahlung, Siebung) und optimiert werden. Schwerpunkt ist die Reduktion von Schad- und Störstoffen sowie die Verbesserung der Brennstoffeigenschaften. Die Entwicklungen sollen dann im technischen Maßstab getestet und bewertet werden. Außerdem soll ein Gesamtkonzept zur technischen Umsetzung und Einsatz der Technologien erarbeitet werden, welches die Logistik der Energie- und Stoffströme sowie deren Verwertung für Bestands- und Neuanlagen beinhaltet. Abschließend wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und LCA mit Ökobilanzierung für den kommerziellen Maßstab durchgeführt.
Mit der NEED-Plattform werden die Prozesse eines Datenökosystems beschleunigt. Automatisiert werden heterogene energiebezogene Datenquellen zusammengeführt und mittels Ontologien konsistent über die verschiedenen Sektoren sowie zeitliche und räumliche Ebenen verknüpft. In diesem Zusammenhang sollen bestehenden Datenplattformen nicht ersetzt, sondern vielmehr als Quelle in das Ökosystem integriert werden. Neben konventionellen Datenquellen der verschiedenen Planungsebenen sollen dabei auch Möglichkeiten erforscht werden, um Lücken mit synthetischen Daten zu schließen. Die NEED-Plattform ist ein robustes, pflegeleichtes und flexibles Werkzeug zur Planung von Energiemaßnahmen auf verschiedenen räumlichen Ebenen, ohne das Gesamtbild aus dem Blick zu verlieren. Werkzeuge und Modelle der Partner sollen über semantische Anfragen auf die erforderlichen Daten zugreifen, um die jeweiligen (Planungs-)Aufgaben durchzuführen. Der NEED Ansatz für eine transparente Bereitstellung aktueller Daten wird an Anwendungsbeispielen evaluiert. Das Teilvorhaben befasst sich mit der Erstellung einer Wärmeleitplanung für das Versorgungsgebiet in Südhessen als Referenzfall für die Anwendung der NEED-Plattform, in Kooperation mit den Tools der TU Darmstadt, Ableitung von Maßnahmen zur energetischen Quartiersentwicklung.
Bei der Expansion von Dämpfen in Turbinen wird häufig in das Zwei-Phasen-Gebiet hinein expandiert, um hohe Prozesswirkungsgrade zu erreichen, so dass Kondensation einsetzt. Dieser Vorgang ist bereits von Dampfturbinen in fossil gefeuerten Kraftwerken bekannt, tritt aber auch genauso in Anlagen mit alternativen Fluiden wie CO2 oder Methan auf. Die Kondensation und die daraus resultierende tropfenbeladene Strömung führen zu zusätzlichen Verlusten bei der Expansion. Des Weiteren lagern sich Tropfen auf Oberflächen ab und bilden dort Kondensatfilme, aus denen durch Wiedereintrag und Zerstäubung größere Tropfen entstehen, welche die nachfolgenden Laufschaufeln durch Tropfenschlagerosion schädigen. Alle diese Prozesse können bislang nur unzureichend mit numerischen Strömungssimulationen abgebildet werden, da nach wie vor keine experimentellen Daten zur Validierung vorhanden sind. Im Rahmen des Vorhabens wird hierfür ein Dampfturbinenversuchsstand umfangreich mit Sensorik zur Detektion des Einsetzens der Kondensation, der Messung des dabei entstehenden Tropfenspektrums und der Untersuchung des Filmverhaltens auf Oberflächen ausgestattet. Da Druck und Temperatur im Zwei-Phasen-Gebiet gekoppelt sind, ist die Bestimmung des thermodynamischen Zustands am Austritt von Turbinen und damit die Wirkungsgradberechnung nur möglich, wenn zusätzlich der Nässeanteil im Dampf gemessen wird. Aktuell ist kein Messverfahren verfügbar, das eine solche Messung ohne Aufwand und mit hoher Genauigkeit erlaubt, so dass eine Zustandsüberwachung und Wirkungsgradbestimmung bei nass durchströmten Turbinen schwierig ist. Daher werden verschiedene Ansätze auf ihre Eignung zur stationären Messung des Nässeanteils hin untersucht. Die entwickelten Messverfahren werden anschließend für Wirkungsgradmessungen an einer optimierten Beschaufelung eingesetzt. Mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen sollen die verwendeten numerischen Verfahren zur Modellierung der Kondensation validiert werden.
Mit der NEED-Plattform werden die Prozesse eines Datenökosystems beschleunigt. Automatisiert werden heterogene energiebezogene Datenquellen zusammengeführt und mittels Ontologien konsistent über die verschiedenen Sektoren sowie zeitliche und räumliche Ebenen verknüpft. In diesem Zusammenhang sollen bestehenden Datenplattformen nicht ersetzt, sondern vielmehr als Quelle in das Ökosystem integriert werden. Neben konventionellen Datenquellen der verschiedenen Planungsebenen sollen dabei auch Möglichkeiten erforscht werden, um Lücken mit synthetischen Daten zu schließen. Die NEED-Plattform ist ein robustes, pflegeleichtes und flexibles Werkzeug zur Planung von Energiemaßnahmen auf verschiedenen räumlichen Ebenen, ohne das Gesamtbild aus dem Blick zu verlieren. Werkzeuge und Modelle der Partner sollen über semantische Anfragen auf die erforderlichen Daten zugreifen, um die jeweiligen (Planungs-)Aufgaben durchzuführen. Der NEED Ansatz für eine transparente Bereitstellung aktueller Daten wird an Anwendungsbeispielen evaluiert. Innerhalb des Energiesystems fokussiert das Teilvorhaben primär den Sektor der leitungsgebundenen Wärmeversorgung. Dabei werden einerseits alle integralen Teilaspekte Wärmeerzeugung bzw. -umwandlung, -verteilung und -verbrauch analysiert. Andererseits wird der gesamte Planungszyklus betrachtet - von frühen strategischen Machbarkeitsstudien über die Konzeption bis hin zur finalen technischen Auslegung. In diesem Zusammenhang werden Anwendungsszenarien definiert sowie dedizierte Anforderungen zu den konkreten Informationsbedarfen spezifiziert. Dabei sollen auch variierende Daten- und Informationsqualitäten Berücksichtigung finden. Ferner werden bestehende Datenbezugsquellen sowie etablierte Methoden zur Datenkonsolidierung und -verdichtung beschrieben. Weitere Schwerpunkte des Teilvorhabens liegen schließlich auf der praktischen Evaluierung, der branchennahen Verbreitung und dem Praxistransfer.
BigTrans hat sich zum Ziel gesetzt, ein Transformationsbaukasten zu entwickeln, dass allen relevanten Stakeholdern bei der Umsetzung der Energiewende hinsichtlich von Großprojekten eine Hilfe sein kann. Der Transformationsbaukasten enthält Ergebnisse aus technischen und ökonomischen Energiesystemanalysen, Möglichkeiten der politischen Partizipation, Ergebnisse aus Choice-Experimenten und qualitativer Sozialforschung. Dazu wird in drei Zeitdimensionen die Umsetzung von Großprojekten im Bereich erneuerbarer Energien erforscht. Hauptaugenmerk liegt auf der Begleitung eines Projekts in Steinhöfel (Brandenburg), während die Erwartungen, Bedürfnisse und Präferenzen aus der Bürgerschaft in Zukunftsprojekten abgefragt werden. Die Reflexion der relevanten Stakeholder wird in zwei abgeschlossenen Projekten abgefragt und mit den Erkenntnissen aus der Literatur abgeglichen, sodass am Ende ein flexibel einsetzbarer Transformationsbaukasten steht. Im Teilvorhaben 'BIG Regio Trans' werden gesellschaftliche Rahmenbedingungen des Gelingens oder Scheiterns von EE-Großanlagen mittels qualitativer Sozialforschung in zwei Satellite-Carse-Studies ermittelt. Es wird die Hypothese überprüft, ob die Akzeptanz von EE-Großanlagen daran gebunden ist, dass die Bürger:innen der Region davon materiell profitieren, und es wird gefragt, welche innovativen Wirtschaftsunternehmungen dafür sorgen können. Es wird untersucht, inwiefern der Fokus auf verschiedene Transformationsebenen bei der Begleitung von transformativen Projekten wie der Hauptfallstudie in Steinhöfel hilfreich ist, und das Konzept weiter ausgearbeitet. Schließlich wird ein Leitfaden Befähiger der Energiewende erstellt, der insbesondere soziokulturelle Kontexte in den Blick nimmt und Teil des Transformationsbaukastens des Gesamtprojektes darstellt. Des weiteren wird eine breite Bürgerbeteiligung mit Unterstützung durch eine Agentur für Beteiligungs- und Kommunikationsprozesse durchgeführt, mit der Frage, wie die bundesweite oder sogar (Text abgebrochen)