Das Projekt "Teilvorhaben: Forschung und Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Fachbereich Energie, Gebäude, Umwelt durchgeführt. Enapter ist Technologieführer bei der Anion-Exchange-Membrane (AEM) Elektrolyse. Die AEM-Technologie vereint die Vorteile der Proton-Exchange-Membran (PEM) und alkalischen Elektrolyse. Die AEM Technologie bietet durch den Einsatz preiswerterer Komponenten ein hohes Kostensenkungspotenzial von über 75 % der Stackkosten. Gleichzeitig erlaubt die AEM-Technologie eine höhere Leistungsdichte, so dass diese Faktoren den Weg zu Wasserstoffkosten von unter 2 Euro/kg und damit zukünftig einer kosteneffizienten Alternative zu fossilen Energieträger ermöglichen. Gegenstand des Projekts 'HY-Core' ist die Entwicklung, das Design und der Bau des ersten AEM-Elektrolyseurs der Megawattklasse, der AEM Multicore. Der Prozess der großskaligen Elektrolyseurentwicklung wird durch die FH Münster in den Prozessschritten begleitet und u.a. durch den Aufbau eines Application-Labs unterstützt. Damit werden Testräume für grüne Wasserstoffsystemtechnologien und Erprobungsmöglichkeiten der Entwicklungsschritte des AEM Multicores errichtet und geschaffen. Neben den konkreten Entwicklungsüberprüfungen in der Wasserstoffproduktion besteht hier auch die Möglichkeit, die Versuchsanlagen in die Ausbildung der Studierenden zu integrieren und damit eine zukunftsgerichtete Ausbildung von Fachkräften in der Region ermöglichen. Die AEM Elektrolyse ist ein innovatives und vielversprechendes aber noch nicht vollständig zu Ende erforschtes Verfahren. Es gibt Verbesserungspotentiale, vor allem in den Bereichen der Membran, der MEA, der Größenskalierung sowie hinsichtlich der Lebensdauer, Stromdichte und Kosten. Im Rahmen des HY-Core Projekts soll das innovative Potential der AEM-Technologie weiter gehoben werden um Wasserstoff als sauberen Energieträger zum Durchbruch zu verhelfen. Insbesondere sollen im Verbundvorhaben einige der technischen Hürden, die eine massenhafte Skalierung in der Leistungsklasse und Größe derzeit noch verhindern, abgebaut werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Realisierung und Bau des AEM-Multicore" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enapter GmbH durchgeführt. Enapter ist Technologieführer bei der Anion-Exchange-Membrane (AEM) Elektrolyse. Die AEM-Technologie vereint die Vorteile der Proton-Exchange-Membran (PEM) und alkalischen Elektrolyse. Die AEM Technologie bietet durch den Einsatz preiswerterer Komponenten ein hohes Kostensenkungspotenzial von über 75 % der Stackkosten. Gleichzeitig erlaubt die AEM-Technologie eine höhere Leistungsdichte, so dass diese Faktoren den Weg zu Wasserstoffkosten von unter 2 Euro/kg und damit zukünftig einer kosteneffizienten Alternative zu fossilen Energieträger ermöglichen. Gegenstand des Projekts 'HY-Core' ist die Entwicklung, das Design und der Bau des ersten AEM-Elektrolyseurs der Megawattklasse, der AEM Multicore. Der Prozess der großskaligen Elektrolyseurentwicklung wird durch die FH Münster in den Prozessschritten begleitet und u.a. durch den Aufbau eines Application-Labs unterstützt. Damit werden Testräume für grüne Wasserstoffsystemtechnologien und Erprobungsmöglichkeiten der Entwicklungsschritte des AEM Multicores errichtet und geschaffen. Neben den konkreten Entwicklungsüberprüfungen in der Wasserstoffproduktion besteht hier auch die Möglichkeit, die Versuchsanlagen in die Ausbildung der Studierenden zu integrieren und damit eine zukunftsgerichtete Ausbildung von Fachkräften in der Region ermöglichen. Die AEM Elektrolyse ist ein innovatives und vielversprechendes aber noch nicht vollständig zu Ende erforschtes Verfahren. Es gibt Verbesserungspotentiale, vor allem in den Bereichen der Membran, der MEA, der Größenskalierung sowie hinsichtlich der Lebensdauer, Stromdichte und Kosten. Im Rahmen des HY-Core Projekts soll das innovative Potential der AEM-Technologie weiter gehoben werden um Wasserstoff als sauberen Energieträger zum Durchbruch zu verhelfen. Insbesondere sollen im Verbundvorhaben einige der technischen Hürden, die eine massenhafte Skalierung in der Leistungsklasse und Größe derzeit noch verhindern, abgebaut werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Analyse der Methodenanwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AT-Verband zur Förderung angepasster, sozial- und umweltverträglicher Technologien e.V. durchgeführt. In Subsahara-Afrika spielt Addis Abeba, die Hauptstadt Äthiopiens und der Afrikanischen Union (AU), z.B. in Fragen des Klimawandels eine wichtige Rolle. In diesem Kontext befasst sich das Projekt mit dem Thema Kreislaufwirtschaft zur Entwicklung nachhaltiger Methoden der Abfallwirtschaft, die den Bedarfen der Bevölkerung gerecht werden und direkt zur Reduktion von Treibhausgasen und indirekt zur Verringerung der Bodendegradation/-migration, durch Recycling, Rückgewinnung organischer Stoffe und sichere Deponierung, beitragen. Für die Projektarbeit wird der Korridor von Addis Ababa nach Adama (Provinz Oromia) betrachtet, ein prosperierender Wirtschaftsraum, der Verwaltungsgrenzen überschreitet. Fast die gesamte Güterlogistik vom Seehafen Dschibuti bis ins Hochland von Äthiopien wird über den Korridor abgewickelt. Addis Ababa und Adama haben seit Jahren ein hohes Bevölkerungswachstum, aber in jüngster Zeit ist auch ein massives Wachstum in Debre Zeyit und Mojo (Städte im Korridor) zu verzeichnen. Entlang des Korridors gibt es bisher weder auf kommunaler noch auf regionaler Ebene nennenswerte kreislaufwirtschaftliche Konzepte. Im Rahmen dieses Projektes soll eine übertragbare Methodik zur Analyse, Bewertung und Verbesserung von Abfallwirtschafts- und Recyclingsystemen entwickelt werden, die den Anforderungen des Subsahara-Kontextes gerecht wird. Diese Methodik bezieht alle relevanten Akteure innerhalb des Korridors ein und gibt ihnen das notwendige Instrumentarium an die Hand, um die Abfallwirtschaftssysteme sowohl lokal als auch regional unabhängig zu analysieren und zu verbessern sowie sie im Hinblick auf die SDGs zu managen, auch unter Einbeziehung wichtiger Rahmenbedingungen und wirtschaftlicher Aspekte. Der Umgang mit dem entwickelten Toolkit wird im Rahmen dieses Projektes trainiert. Zu diesem Zweck besteht das Vorhaben aus zwei miteinander verzahnten Modulen M1 (BMBF) und M2 (DAAD). Ergebnisse aus M1 werden zu den Ausbildungs- und Lehrinhalten in M2 transferiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Methodik für die Analyse, Bewertung und Optimierung von Abfallmanagement- sowie Recyclingsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft durchgeführt. Das Vorhaben besteht aus zwei verzahnten Modulen M1 (BMBF) und M2 (DAAD). Ergebnisse aus M1 werden zu den Ausbildungs- und Lehrinhalten in M2 transferiert.. In Subsahara-Afrika spielt Addis Abeba, die Hauptstadt Äthiopiens und der Afrikanischen Union (AU), z.B. in Fragen des Klimawandels eine wichtige Rolle. In diesem Kontext befasst sich das Projekt mit dem Thema Kreislaufwirtschaft zur Entwicklung nachhaltiger Methoden der Abfallwirtschaft, die den Bedarfen der Bevölkerung gerecht werden und direkt zur Reduktion von Treibhausgasen und indirekt zur Verringerung der Bodendegradation/-migration, durch Recycling, Rückgewinnung organischer Stoffe und sichere Deponierung, beitragen. Für die Projektarbeit wird der Korridor von Addis Ababa nach Adama (Provinz Oromia) betrachtet, ein prosperierender Wirtschaftsraum, der Verwaltungsgrenzen überschreitet. Fast die gesamte Güterlogistik vom Seehafen Dschibuti bis ins Hochland von Äthiopien wird über den Korridor abgewickelt. Addis Ababa und Adama haben seit Jahren ein hohes Bevölkerungswachstum, aber in jüngster Zeit ist auch ein massives Wachstum in Debre Zeyit und Modjo (Städte im Korridor) zu verzeichnen. Entlang des Korridors gibt es bisher weder auf kommunaler noch auf regionaler Ebene nennenswerte kreislaufwirtschaftliche Konzepte. Im Rahmen dieses Projektes soll eine übertragbare Methodik zur Analyse, Bewertung und Verbesserung von Abfallwirtschafts- und Recyclingsystemen entwickelt werden, die den Anforderungen des Subsahara-Kontextes gerecht wird. Diese Methodik bezieht alle relevanten Akteure innerhalb des Korridors ein und gibt ihnen das notwendige Instrumentarium an die Hand, um die Abfallwirtschaftssysteme sowohl lokal als auch regional unabhängig zu analysieren und zu verbessern sowie sie im Hinblick auf die SDGs zu managen, auch unter Einbeziehung wichtiger Rahmen-bedingungen und wirtschaftlicher Aspekte. Der Umgang mit dem entwickelten Toolkit wird im Rahmen dieses Projektes trainiert (Modul2).
Das Projekt "Forschungscampus 'Flexible Elektrische Netze (FEN)' FlexGrids: Planung und Betrieb von flexiblen elektrischen Verteilnetzen der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft durchgeführt. Ein wesentliches Ergebnis der ersten Förderphase des Forschungscampus stellt die Erkenntnis dar, dass ein alleiniger Umbau der heutigen Mittelspannungsdrehstromnetze zu Mittelspannungsgleichstromnetzen wirtschaftlich, u.a. aufgrund erhöhter Verlustkosten durch zusätzliche leistungselektronische Betriebsmittel, nicht sinnvoll ist. Jedoch könnte durch einen kombinierten Aufbau von Mittel- und Niederspannungsgleichstromnetzen eine Reduktion von Verlusten sowie ein hohes Maß an betrieblicher Flexibilität ermöglicht werden. Daher ist eine kombinierte Planung von Mittel- und Niederspannungsnetzen bei der Erforschung und Entwicklung von DC-Verteilnetzen zwangsläufig erforderlich. Das wesentliche Ziel des beantragten Projektes ist daher die spannungsebenenübergreifende Untersuchung von Gleichspannungsverteilnetzen unter Berücksichtigung der Flexibilitätspotentiale durch die leistungselektronik-basierte Leistungsflusssteuerung. Insbesondere die Mittel- und die Niederspannungsnetzebene der öffentlichen Elektrizitätsversorgung stehen in diesem Rahmen im Fokus. Dabei sollen Handlungsempfehlungen für Netzplanung und -betrieb von zukünftig, flexiblen Mittel- und Niederspannungsgleichstromnetzen gewonnen werden. Ein weiterer wesentlicher essentieller Aspekt dieses Projekts ist der konkrete technische sowie wirtschaftliche Vergleich von Dreh- und Gleichstromnetzen für die Mittel- und Niederspannungsnetzebene, um die mögliche Vorteilhaftigkeit von Gleichstromverteilnetzen zu belegen oder Anforderungen an die zukünftig notwendige technische und wirtschaftliche Entwicklung der relevanten Betriebsmittel zu identifizieren. Darüber hinaus werden im Rahmen dieses Projektes erste Anwendungsbereiche der Gleichstromtechnologie in Form von Punkt-zu-Punkt-Gleichstromkopplungen innerhalb und zwischen heutigen Mittelspannungsdrehstromnetzen untersucht und damit hybride Startpunkte für den Übergang von AC auf DC adressiert.
Das Projekt "Nachbewilligung zur Dritten Phase des Projektes: Entwicklung eines zweistufigen biologischen Verfahrens zur Reinigung von Deponiesickerwasser und industriellen Abwässern mit komplexen Stoffgemischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ÖKOTEC Management GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel der letzten Projektphase war es, mit einer Langzeit-Praxiserprobung das zweistufige biologische Verfahren zur Deponiesickerwasserreinigung als Stand der Technik zu etablieren und zu bilanzieren. Nach der Inbetriebnahme des Technikums am Deponiestandort Schöneiche ging es in der zwölfmonatigen Laufzeit des Projektes AZ 14996/04 in den Langzeitversuchen um die Validierung der Laborergebnisse im technischen Maßstab, die verfahrenstechnische Optimierung der Anlage und um eine damit verbundene mögliche Kostenreduzierung des Systems. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem ersten Technikums-Probebetrieb wurde eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen durchgeführt: - der Umbau des Rohsickerwasserzulaufs, - die Verwendung von Soda statt Bicarbonat für die Ammoniumoxidation in Reaktor 2, - der Einsatz von Membrandosierpumpen mit integrierten Rückschlagventilen für die Zugabe von Soda und Essigsäure, - der Einbau von zusätzlichen Polyurethan-Festbetten zur Vergrößerung der Oberfläche für die Besiedlung mit Mikroorganismen, - die Einstellung des Sollwerts für Reaktor 4 auf einen pH-Wert von 6,5, - ein Update der SPS-Steuerung der Nanofiltration zur freien Programmierung der Spülzyklen, - der Einbau eines Absperrhahns vor den Nanofiltrations-Vorfilter - und die Trennung des Nanofiltrationsablaufs vom Reaktoren-Sammelablauf zur Behälterleerung. Es wurde sowohl Rohsickerwasser der MEAB-Deponie Schöneiche als auch Sickerwasserkonzentrat der Deponie Vorketzin behandelt. Fazit: Wegen der durchgeführten Optimierungsmaßnahmen ist es prinzipiell gelungen, das Schöneicher Rohsickerwasser gemäß Anhang 51 der Abwasserverordnung aufzureinigen. In Vorketzin wurde die organische Belastung über 70% und Stickstoff über 80% reduziert. Nach Rückgang der Calciumfracht sollte es zukünftig möglich sein, mit der Zweistufen-Biologie das Sickerwasserkonzentrat ausreichend zu reinigen, da organische Belastung und Stickstoffgehalt geringer als im Schöneicher Rohsickerwasser sind. Um das Verfahren als Stand der Technik, vor allem für die Behandlung von Sickerwasserkonzentraten, zu etablieren, müssten die Laborvorgaben mit den Erfahrungen des Technikumsbetriebs kombiniert und in einer weiteren Versuchsreihe unter optimierten Bedingungen verifiziert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemanalyse und -management mit Fokus auf Integration in ein Energieversorgungskonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von H2 Powercell GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes SORGLOS-BHKWs wird die Entwicklung eines langzeitrobusten Brennstoffzellen-BHKWs angestrebt. Die Besonderheit bei diesem Projekt ist, dass die Entwicklung bis zu Integration in einem System unter nahrealen Bedingungen - wie einem typischen Heizungskeller bedacht ist. Dank einer langjährigen Erfahrung der H2Powercell GmbH bei der Integration und Umsetzung von Brennstoffzellen-BHKW können unterschiedliche, auf dem Teststand unvorhersehbare Betriebsbedingungen erkannt und somit Optimierungsansätzen formuliert und implementiert werden. Diese Erfahrung soll auch bei diesem Entwicklungsvorhaben einfließen und wird im Rahmen des Projektes eine Aufgabe der H2 Powercell GmbH. Darüber hinaus sind eine optimal angepasste Regelung und Steuerung der Anlage ebenso wichtig für die erzielte Robustheit des System. Deshalb widmet sich die H2Powercell der Entwicklung eines integrierten Energiemanagers für eine vorausschauende Fahrweise und Visualisierung von Effizienz und CO2 Reduktion. Ergänzend werden auch am Teststand die im Rahmen des Projekts entwickelten degradationsreduzierenden Betriebsroutinen sowie die während der Projektlaufzeit implementierten Optimierungsansätze untersucht, analysiert und validiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Evaluierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Düsseldorf, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Zentrum für innovative Energiesysteme durchgeführt. Das grundsätzliche Ziel des Projektes 'Solare Fernwärme Kempen' ist die optimierte Integration eines großen solarthermischen Systems in Verbindung mit weiteren Effizienztechnologien in ein bestehendes Fernwärmenetz wie in Kempen sowie die praxisnahe Entwicklung und Erprobung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens für das Gesamtsystem. Die Herausforderung dabei ist die regelungstechnische Kombination der neuen Technologien auf Basis erneuerbarer Energie mit mehreren Bestandswärme/-stromerzeugern im Fernwärmenetz bei gleichzeitiger Steigerung der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Systemdienlichkeit. Die hierzu benötigte Flexibilität bringen die vorhandenen Bestandserzeuger teils bereits mit. Zusätzlich wird untersucht, inwieweit die Integration weiterer Technologien (z.B. Wärmepumpe, ORC-Anlage, dezentrale Speicher, PV-Anlage) das Fernwärmesystem unter ganzheitlichen Bewertungsmethoden verbessern kann. Um eine möglichst detaillierte Bewertungsgrundlage zu erhalten, werden das solarthermische System, das Kempener Fernwärmenetz sowie sämtliche Systemverbesserungskonzepte unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten detailliert simuliert und mit Verfahren der Versuchsplanung, der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens optimiert. Letztlich erfolgt unter Berücksichtigung ausgewählter Systemverbesserungskonzepte die regelungstechnische Optimierung des gesamten Fernwärmenetzes mittels selbstlernender Approximationsmodelle z.B. auf Basis künstlicher neuronaler Netze. Durch die Schaffung eines Digitalen Zwillings des Fernwärmenetzes und dessen Kopplung mit Echtzeitmessdaten können kontinuierliche Zukunftsprognosen generiert werden, die eine quasiautonome, intelligente Regelung ermöglichen. Der Betrieb der Solarthermieanlage und der umgesetzten Systemverbesserungen sowie des entwickelten Systemreglers werden praxisnah im Testbetrieb überwacht, um etwaige bislang unerkannte Fehler zu beheben und deren Betrieb zu optimieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Umsetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke Kempen GmbH durchgeführt. Das grundsätzliche Ziel des Projektes 'Solare Fernwärme Kempen' ist die optimierte Integration eines großen solarthermischen Systems in Verbindung mit weiteren Effizienztechnologien in ein bestehendes Fernwärmenetz wie in Kempen sowie die praxisnahe Entwicklung und Erprobung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens für das Gesamtsystem. Die Herausforderung dabei ist die regelungstechnische Kombination der neuen Technologien auf Basis erneuerbarer Energie mit mehreren Bestandswärme/-stromerzeugern im Fernwärmenetz bei gleichzeitiger Steigerung der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Systemdienlichkeit. Die hierzu benötigte Flexibilität bringen die vorhandenen Bestandserzeuger teils bereits mit. Zusätzlich wird untersucht, inwieweit die Integration weiterer Technologien (z.B. Wärmepumpe, ORC-Anlage, dezentrale Speicher, PV-Anlage) das Fernwärmesystem unter ganzheitlichen Bewertungsmethoden verbessern kann. Um eine möglichst detaillierte Bewertungsgrundlage zu erhalten, werden das solarthermische System, das Kempener Fernwärmenetz sowie sämtliche Systemverbesserungskonzepte unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten detailliert simuliert und mit Verfahren der Versuchsplanung, der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens optimiert. Letztlich erfolgt unter Berücksichtigung ausgewählter Systemverbesserungskonzepte die regelungstechnische Optimierung des gesamten Fernwärmenetzes mittels selbstlernender Approximationsmodelle z.B. auf Basis künstlicher neuronaler Netze. Durch die Schaffung eines Digitalen Zwillings des Fernwärmenetzes und dessen Kopplung mit Echtzeitmessdaten können kontinuierliche Zukunftsprognosen generiert werden, die eine quasiautonome, intelligente Regelung ermöglichen. Der Betrieb der Solarthermieanlage und der umgesetzten Systemverbesserungen sowie des entwickelten Systemreglers werden praxisnah im Testbetrieb überwacht, um etwaige bislang unerkannte Fehler zu beheben und deren Betrieb zu optimieren.
Das Projekt "Entwicklung einer funktions- und kostenoptimierten Batteriezelle inkl. innovativer Produktionstechnologien für nachhaltige Batteriemodule und -systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. Das BMW-Vorhaben im Rahmen von 'EuBatIn - Supporting a Circular Economy from Material to Recycling' hat einen starken Fokus auf Industrialisierung und Prozesstechnologie-Optimierung sowie -Weiterentwicklung einer hochinnovativen Generation von Lithium-Ionen-Zellen. Im ersten Projektteil ist das Ziel die Industrialisierungsreife dieser Lithium-Ionen-Zellgeneration mit starkem Fokus auf Funktion -und Kostenoptimierung. Dabei stehen Design (inklusive der Definition der Zellchemie), Entwicklung, Prototypisierung und Test dieser Zelle im Vordergrund des Projektvorhabens. Hierzu werden verschiedene Musterphasen von Prototypen-Zellen gebaut, getestet und analysiert. Die finale Zielzelle wird dann auf einer Pilotlinie erstellt und im Rahmen der 'Proof of Concept' -Überprüfung vollumfänglich validiert als Basis für die anschließende Industrialisierung durch einen neuen europäischen Zellhersteller. Ein weiterer Projektteil ist die Weiterentwicklung der Batterie-Produktionstechnologien sowie der Aufbau einer entsprechenden Musterbau-Produktion als Vorstufe zur Serienfertigung eines innovativen Batterie-Moduls und -systems mit signifikant verbesserter Recycling-Fähigkeit (Umsetzung der Entwicklung aus dem IPCEI1 Projekt von BMW - BZF1-BMW) bei substantieller Reduktion von Produktionszeiten und Kosten sowie gleichzeitiger Erhöhung der Energiedichte. Das dritte Arbeitspaket ist die Validierung unterschiedlicher technischer Lösungsoptionen für die vielversprechendste Batterietechnologie der Zukunft, insbesondere All-Solid-State Batterien (ASSB), mit dem Ziel der finalen Bestätigung der erwarteten Potentiale dieser Technologien sowie der Industrialisierungsfähigkeit.
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| Bund | 260 |
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