Das Projekt "Teilprojekt : CF05.3: Entwicklung von druckstabilen, direkt elektrisch beheizbaren Sauerstoff-permeablen Dünnschichtmembranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Der endotherme Prozess des NH3-Crackens wird i. d. R. durch eine einfache externe Beheizung mit einem Brenner realisiert. Die dafür eingesetzten Gasbrenner verwenden meist fossile Kohlenwasserstoffe und emittieren deshalb weiterhin CO2. NH3-Brenner sind wegen der schwierigen Stabilisierung der NH3 Verbrennung (Selbstverlöschung) und der fehlenden Nachfrage nicht kommerziell verfügbar. Darüber hinaus ist die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas derartiger Kleinstbrenner unzureichend, da dafür separate Wärmetauscher entwickelt und eingesetzt werden müssen. Das Ziel des Verbundvorhabens CF05 ist ein hocheffizienter, hinsichtlich der Produktgaszusammensetzung hochflexibler NH3-Cracker ohne CO2-Emissionen. Dieser soll aus dem C-freien Energieträger NH3 mit möglichst geringem Energieaufwand H2 bzw. Gemische davon mit NH3, H2O und evtl. Rest O2 erzeugen. Der technische Lösungsansatz beruht auf einer kontinuierlichen Totaloxidation (exotherm) eines NH3 Teilstroms an einer gemischt leitenden, O2-permeablen MIEC-Membran (MIEC - Mixed Ionic Electronic Conductor). Die Wärme des entstehenden heißen Gasstroms aus H2O (g), N2 und Rest-O2 wird nachfolgend auf einen Katalysator übertragen, der einen weiteren NH3 Teilstrom thermisch/katalytisch crackt bzw. reformiert. Die Teilströme werden gemischt und stehen anschließend als Brennstoffgemisch für Brennstoffzellen und Verbrennungskraftmaschinen zur Verfügung. Das Hauptziel des Teilvorhabens ist eine direkt elektrisch beheizbare, tubulare O2-Membran mit geringer Trennschichtdicke. Sie stellt das Kernelement des beschriebenen NH3-Crackers dar.
Das Projekt "Teilvorhaben U1-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schott AG durchgeführt. Die Glasindustrie kann einen wichtigen Beitrag zur Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine flukturierende Energieversorgung leisten, weil in ihren Schmelzanlagen Primärenergieträger (Erdgas) und Strom parallel eingesetzt werden und eine gut ausgebaute Infrastruktur für die Versorgung, Messung und Regelung beider Energieträger zur Verfügung steht. Zur Erzeugung einer spezifikationsgerechten Glasqualität ist neben der Energiemenge auch die Verteilung zwischen den beiden Energieträgern von ausschlaggebender Bedeutung. Da elektrischer Strom unmittelbar in die Schmelze eingebracht wird, während die Gasbrenner nur über Wärmestrahlung auf die Glasschmelze einwirken, können sich bei Änderung der Energieverteilung sehr unterschiedliche Glasqualitäten (Anzahl der Blasen, Relikte, Knoten u.a.) ergeben. Daher wird eine Glasschmelzanlage in der Regel mit konstanten Anlagenparametern betrieben. Untersuchungen zur Flexibilisierung des Stromeinsatzes in der Glasschmelze im Rahmen des Projektes SynErgie belegen aber lediglich überschaubare Flexibilitätspotentiale bzgl. Strom. Somit ist hinsichtlich Erreichung größer Flexibilitätsperspektiven die Einbeziehung des Primärenergieträgers zwingend erforderlich. Der (teilweise) Ersatz von Erdgas durch, mittels regenerativem Strom erzeugtem, Wasserstoff ist ein Erfolg versprechender Ansatz. Im Vorhaben wird zunächst ein kontinuierlicher Versuch im Technikumsmaßstab, zur Bestätigung der Machbarkeit, durchgeführt. Bei positiven Ergebnissen ist daran anschließend ein erster Produktionsversuch geplant.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Gesamtsimulation und Demonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik durchgeführt. Hochtemperaturprozesse sind immer mit extremen thermischen Verlusten verbunden, so dass sich ein mächtiger Hebel zu Energie-, CO2- und Kosteneinsparung ergibt. Um die Wirksamkeit der Effizienzsteigerung dieser Prozesse durch MMSO zu demonstrieren, wird im Verbundprojekt der Kammerofenprozess des Anwendungspartners ICL betrachtet, der unter hohem Energiebedarf zur Herstellung von Polyphosphaten eingesetzt wird. Für die Modellierung ist ein komplexes Multiphysik-Modell notwendig, auf dessen Basis sowohl die Ofengeometrie neu ausgelegt als auch die Positionierung des Gasbrenners optimiert wird. Die entwickelten Methoden lassen sich später auf eine Vielzahl ähnlicher Hochtemperaturprozesse, insbesondere aus dem Bereich der chemischen Industrie und der Glasproduktion, übertragen. Das Teilprojekt TP2 bildet die Schnittstelle zur industriellen Anwendung und setzt die entwickelten Methoden in Form eines Demonstrators für den Kammerofenprozess um.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Modellierung, Numerik, Optimierung & Formoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Arbeitsgruppe Technomathematik durchgeführt. Hochtemperaturprozesse sind immer mit extremen thermischen Verlusten verbunden, so dass sich ein mächtiger Hebel zu Energie-, CO2- und Kosteneinsparung ergibt. Um die Wirksamkeit der Effizienzsteigerung dieser Prozesse durch MMSO zu demonstrieren, wird im Verbundprojekt der Kammerofenprozess des Anwendungspartners ICL betrachtet, der unter hohem Energiebedarf zur Herstellung von Polyphosphaten eingesetzt wird. Für die Modellierung ist ein komplexes Multiphysik-Modell notwendig, auf dessen Basis sowohl die Ofengeometrie neu ausgelegt als auch die Positionierung des Gasbrenners optimiert wird. Die entwickelten Methoden lassen sich später auf eine Vielzahl ähnlicher Hochtemperaturprozesse, insbesondere aus dem Bereich der chemischen Industrie und der Glasproduktion, übertragen. Ziel von TP1 ist eine umfassende Modellierung des Kammerofenprozesses sowie die Bereitstellung von adäquaten numerischen Verfahren zur Optimierung des Gasbrenners und zur Formoptimierung des Kammerofens.
Das Projekt "Teilvorhaben: Flexibilisierung und Lastmanagement durch Power-to-Heat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sasol Germany GmbH durchgeführt. Als großes Lastzentrum in der Region Unterelbe wird das Sasol Werk Brunsbüttel die Vereinbarkeit zwischen volatiler Windstromerzeugung und kontinuierlicher Produktionsprozesse durch intelligentes Lastmanagement nachweisen. Alle Teilprojektvorhaben der Sasol Germany GmbH verfolgen das Ziel, Überschussstrom in einem Werk der chemischen Industrie durch intelligentes Lastmanagement zu verbrauchen, um damit den eigenen Primärenergiebedarf zu senken. Oberste Priorität bei den Untersuchungen hat die Fragestellung, ob durch das Lastmanagement Auswirkungen auf die Prozessstabilität und die Prozesssicherheit zu erwarten sind. Dies erfordert eine detaillierte Betrachtung der relevanten Prozessregelungen, um mögliche Auswirkungen schnellstmöglich ausgleichen zu können. Dafür müssen z.B. Regelungen so parametriert werden, dass bspw. Leistungen von Gasbrennern und Turbinen in Zeiten der Überschussstromnutzung direkt reagieren ohne das Prozessparameter nachgeschalteter Anlagen beeinflusst werden. Auf Projektebene liegen die geplanten Aktivitäten alle im Teilprojekt 2 'Lastmanagement' und sind damit der Aktivität 2.2 zugeordnet. Industriebetriebe verfügen über ein großes Potential zur Stabilisierung der Stromnetze und damit auch zur Substitution von fossilen Brennstoffen. Die vier geplanten Aktivitäten verfolgen das Ziel, verfügbaren Überschussstrom im Werk ohne Auswirkungen auf Prozessstabilität und Produktqualität möglichst effizient zu nutzen, um dadurch Primärenergie einsparen zu können.
Das Projekt "Energy Lab 2.0 - Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll ein mobiler Mikrogasturbinenprüfstand (MobGT) durch das DLR aufgebaut werden, dessen neues Brennersystem einen Last- und Brennstoffflexiblen Betrieb ermöglicht. Dieser Prüfstand wird dann im Anlagenverbund des Energy Lab 2.0 am KIT eingesetzt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik durchgeführt. Die sichere, bezahlbare und nachhaltige Energieversorgung der Zukunft wird wesentlich durch die effiziente Wandlung primärer, überwiegend regenerativer Energieträger zu sekundären Energieträgern wie Strom, Wärme und Kraftstoffe sowie deren effiziente Nutzung bestimmt. Forschung und Entwicklung stehen daher vor der Aufgabe, relevante Optionen und variable Prozesskombinationen zu entwickeln, um bei sich ändernden Bedingungen der Märkte innovative und flexibel umsetzbare Lösungen bereitzuhalten. Im Rahmen des Energy Lab 2.0 wird am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein energietechnischer Anlagenverbund realisiert, der wesentliche Komponenten zur Erzeugung, Wandlung und Speicherung verschiedener Energieträger enthält und dabei elektrische, thermische und chemische Energieströme miteinander verknüpft. Eine wichtige Fragestellung dabei ist der Einsatz von Gasturbinen zur Erzeugung von Strom und Wärme aus unterschiedlichen Mischungen von Synthesegas und Erdgas . Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll deshalb ein Brennersystem entwickelt werden, das einen brennstoff- und lastflexiblen Betrieb der Gasturbine ermöglicht. Zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Verbrauchern, den Erzeugern, dem Vergasungsprozess und der Gasturbine wird ein mobiler Mikrogasturbinenprüfstand (MobGT) durch das DLR aufgebaut und im Anlagenverbund des KIT in Betrieb genommen. Die Entwicklung des MobGT lässt sich in die drei Schritte Konzept, Entwicklung und Inbetriebnahme unterteilen. Im ersten Schritt wird das Design des Brennersystems entworfen und der MobGT Prüfstand sowie das Regelungskonzept entwickelt. In der Entwicklungsphase wird das Brennersystem getestet, optimiert und in den MobGT eingebaut. Der Schritt Inbetriebnahme ist zweigeteilt und umfasst zuerst eine Inbetriebnahme des mobilen Labors am DLR in Stuttgart. Nach erfolgreichem Betrieb folgt der Transport und die Inbetriebnahme in Karlsruhe, wo eine reale Kopplung an den bioliq® Vergaser durchgeführt werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: F0-Schott: Energie-Flexibilisierung in der Glasindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schott AG durchgeführt. Die Glasindustrie kann einen wichtigen Beitrag zur Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine flukturierende Energieversorgung leisten, weil in ihren Schmelzanlagen Primärenergieträger (Erdgas) und Strom parallel eingesetzt werden und es besteht eine gut ausgebaute Infrastruktur für die Versorgung, Messung und Regelung beider Energieträger. Zur Erzeugung einer spezifikationsgerechten Glasqualität ist neben der Energiemenge auch die Verteilung zwischen den beiden Energieträgern von ausschlaggebender Bedeutung. Da elektrischer Strom unmittelbar in die Schmelze eingebracht wird, während die Gasbrenner nur über Wärmestrahlung auf die Glasschmelze einwirken, können sich bei Änderung der Energieverteilung sehr unterschiedliche Glasqualitäten (Anzahl der Blasen, Relikte, Knoten u.a.) ergeben. Daher wird eine Glasschmelzanlage in der Regel mit konstanten Anlagenparametern betrieben und es bestehen nur sehr wenige Erfahrungen für den Betrieb von Schmelzanlagen unter flexibler Energieverteilung. Im Vorhaben wird nach Möglichkeiten gesucht, den Flexibilisierungsgrad zwischen den beiden Energieträgern auf mindestens 10% der eingesetzten Gesamtenergie zu steigern. Nach theoretischer Voruntersuchung wird ein kontinuierlicher Versuch im Technikumsmaßstab (2-4 t/d) durchgeführt, um die Ergebnisse der Voruntersuchung experimentell zu verifizieren. Im 1. Projektjahr sind theoretische Arbeiten in Form von mathematischen Simulationen geplant. Aus den Ergebnissen können Aussagen zum möglichen Flexibilisierungsgrad sowie eine erste Kosten/Nutzen-Abschätzung abgeleitet werden. Im 2. Projektjahr wird ein Versuch konzipiert und das Lasten- und Pflichtenheft für einen 6-wöchigen Technikumsversuch erstellt. Im 3. Projektjahr wird dieser Technikumsversuch aufgebaut und durchgeführt. Zum Projektende können Aussagen zum Einfluss einer flexibilisierten Energieverteilung auf Glasqualität, Produktionsausbeute und Betriebskosten getroffen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Baumgarte Boiler Systems GmbH durchgeführt. Die Verbundpartner entwickeln ein Energie- und Stoffstrommanagement auf der Basis eines Mephrec®-Schmelzreaktors zur Verwertung des regional erzeugten Klärschlamms mit dem Ziel der nahezu reststofffreien Rückgewinnung und Nutzung der enthaltenen Energie, der Metalle und der Pflanzennährstoffe. Mit Hilfe einer Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab soll das Mephrec®-Verfahren der einstufigen, metallurgischen Verarbeitung des Klärschlamms in seinen Kernkomponenten getestet werden. In diesem Sinne sollen mit dem Vorhaben alle maßgeblichen Fragen der integrierten Systemlösung zur energetischen und stofflichen Verwertung mit Allokation der Abwasserinhaltsstoffe beantwortet werden. Die Baumgarte Boiler Systems GmbH ist verantwortlich für die Planungsleistungen im Bereich Objektplanung und technische Ausrüstung sowie für die Bauausführung der Pilotanlage. Zum Lieferumfang bzw. Verantwortungsbereich gehört der Mephrec®-Reaktor, der Gasbrenner mit Muffel, der Stahlungsrekuperator, der Wärmetauscher, die Rauchgasreinigung, das Schlacken- und Eisenhandling, die Düsen-, Herd- sowie die el. und leittechn. Ausrüstung o.g. Komponenten. Der Lieferumfang beginnt an der Einwurföffnung am Mephrec®-Reaktor und endet rauchgasseitig unmittelbar hinter dem Schlauchfilter. Der benötigte Sauerstoff inkl. Düsen wird an der Primärwindeindüsung zur Verfügung gestellt. Baumgarte Boiler Systems wird die o.g. Komponenten auslegen, konstruieren, liefern, montieren, in Betrieb nehmen und den Betrieb wenn notwendig begleiten.
Das Projekt "2.2.3a: Zweibrennstoffverbrennungssystem für erweiterten Betriebsbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Entwicklung eines Verbrennungssystems mit erweiterter Brennstofffähigkeit: Ziel ist eine Mehrbrennstofffähigkeit, so dass sowohl flüssige als auch gasförmige Brennstoffe verbrannt werden können. Als Basis dient ein Strahlbrennerkonzept das in vorhergehenden AGTurbo Vorhaben ein sehr gutes Potential bezüglich Betriebsflexibilität und Hochtemperaturfähigkeit gezeigt hat. Ein begleitendes Ziel ist die Weiterentwicklung eines Designsystems zur Qualifizierung von Zweibrennstoffverbrennungssystem für gasförmige als auch flüssige Brennstoffe. Die Zielsetzung erfordert die Entwicklung und Auslegung von Mehrbrennstoffdüsen. Hierbei kann auf die Arbeiten zur Gasverbrennung (COORETEC 2.1.4) zurückgegriffen werden. Allerdings besitzt das Designsystem zur Auslegung des Ölverbrennungssystems noch erhebliche Lücken. Insbesondere sind Methoden zur Charakterisierung von Öl/Wasser Emulsionen, die zur NOx Minderung im Ölbetrieb verwendet werden, hauptsächlich erfahrungsbasiert. Deshalb werden parallel zur Konzeptentwicklung auch die Designmethoden zur Entwicklung des Flüssigbrennstoffsystems vertieft und qualifiziert. Geplant ist die Untersuchung des Ölverbrennungssystems im Labormaßstab bei der DLR. Die Zerstäubung und Brennstoffaufbereitung im Vormischkanal sollen bei SIEMENS im Labormaßstab untersucht werden. Auf Basis der Grundlagen Untersuchungen wird SIEMENS den Ölbrenner in den bestehenden Gasbrenner integrieren und in einem Hochdrucktest im Maschinenmaßstab qualifizieren.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen Feuerungsverfahrens zur thermischen Verwertung von stückigen und staubigen biogenen Reststoffen - Teilprojekt der THM: Untersuchungen der Brennstoffeigenschaften und Entwicklung eines Modells zur Konditionierung und Konfektionierung des Grünschnitts" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Fachbereich 03 Maschinenbau und Energietechnik (ME) durchgeführt. Ein Verfahren zur kombinierten Verfeuerung von stückiger und staubiger Biomasse (z.B. Grünschnittholz und -staub) ist bisher nicht am Markt zu finden. Übliche Verfahren von Biomasseheizwerken vergleichbarer Leistung verfeuern nur homogene und sortenreine Brennstoffe, wie z.B. Pellets oder Holzhackschnitzel. Leistungsspitzen werden durch zusätzliche Öl- oder Gasbrenner gedeckt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Feuerungsverfahrens, das sehr gut regelbar ist und dennoch undefinierte Biomassen verfeuern kann. So wird aus regionalen biogenen Reststoffen energetischer Rohstoff und es kann nachhaltig Energie erzeugt werden. Für einen Betrieb über das gesamte Jahr muss ein Modell zur Konditionierung und Konfektionierung des Grünschnitts und Rohstoff-, Energie- und Ökobilanzen für das Verfahren entwickelt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 66 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 66 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 66 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 60 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 30 |
| Webseite | 36 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 54 |
| Lebewesen & Lebensräume | 46 |
| Luft | 50 |
| Mensch & Umwelt | 66 |
| Wasser | 45 |
| Weitere | 66 |