Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines innovativen, softwaregestützten Optimierungs- und Entscheidungssystems zur Bewältigung und Umsetzung einer langfristigen Transformation bestehender Infrastruktursysteme der Ver- und Entsorgung im ländlichen Raum. Hierin sollen mögliche zukünftige, intelligente Systemstrukturen unter Verknüpfung der Medien Wasser, Abwasser und Energie entwickelt und analysiert werden. Optimierte Strategien zur planerischen, technischen sowie kommunal- und finanzpolitischen Umsetzung werden in ihrer konkreten zeitlichen Abfolge abgeleitet. Neben Methoden der Prozessanalyse und -simulation kommen innovative Optimierungsmethoden, Softwarearchitekturen und interaktive Visualisierungstechniken zur Anwendung. Das Entscheidungsmodell wird an verschiedenen ländlichen Modellgemeinden mit unterschiedlichen Herausforderungen angewendet, evaluiert und die Übertragbarkeit bewertet. Mit Erreichen der Projektziele wird ein Beitrag zur Werterhaltung und Weiterentwicklung kommunaler Infrastrukturen der Ver- und Entsorgung geleistet, um diese auch für stark veränderliche Rahmenbedingungen zukunftsfähig, betriebssicher sowie ökologisch und ökonomisch effizient zu gestalten. Es werden vier ineinandergreifende Arbeitspakete mit jeweils interdisziplinärer Bearbeitung durch die Verbundpartner gebildet: Analyse und Akquise der Datenbasis, Erstellung Modellkonzept und Optimierungsmethoden, Entwicklung eines Demonstrators, Anwendung und Evaluierung.
Das Projekt "Energiewende in Baden-Württemberg: Auswirkungen, Chancen und Risiken für den Ländlichen Raum in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landratsamt Ilm-Kreis, Umweltamt durchgeführt. Vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele und einer sicheren und nachhaltigen Energieversorgung soll in Deutschland ein Systemwechsel von einer vor allem auf Kern- und Kohlekraft basierenden Energieerzeugung hin zur zunehmend dezentralen Erzeugung von Strom und Wärme aus erneuerbaren Quellen (= Energiewende) stattfinden. Zur Umsetzung dieses Systemwechsels bedarf es neben einer drastischen Reduzierung des Energieverbrauchs, eines beschleunigten Ausbaus der erneuerbaren Energien. Damit gehen vielfältige Veränderungen einher, bspw. in den Bereichen technische Infrastruktur, Landnutzung und gesellschaftliche Handlungsmuster. Zu den Auswirkungen und Konfliktpotenzialen des Ausbaus der erneuerbaren Energien aus lokaler bis internationaler Sicht existieren bereits zahlreiche Forschungsarbeiten und Gutachten. Dabei fokussieren die meisten Arbeiten auf einzelne regenerative Energieträger sowie ihre Auswirkungen auf einzelne Umweltbereiche. Ein entscheidender und innovativer Ansatzpunkt der Studie ist eine zusammenschauende Betrachtung und regionale Fokussierung auf die Raumkategorie 'Ländlicher Raum'. Die Energiewende und der damit verbundene Ausbau der erneuerbaren Energien wird sich erheblich auf den Ländlichen Raum auswirken, da dort die Flächen für eine dezentrale Energieversorgung vorhanden sind und genutzt werden können. Damit einher geht die 'Transformation' des Ländlichen Raums als Nahrungs- und Futtermittelproduzent hin zum Energieproduzenten, auch für die Agglomerationsräume. Die Konsequenzen dieses Prozesses sind äußerst komplex und in ihrem gesamten Ausmaß noch nicht absehbar, trotzdem sind bereits erste Tendenzen zu erkennen. Zu den positiv zu bewertenden Aspekten zählen in erster Linie neue Wertschöpfungs- und damit Beschäftigungseffekte, die abnehmende Abhängigkeit von Energieimporten sowie der Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz. Konfliktpotenziale sind insbesondere in der Veränderung des Landschaftsbildes sowie in Nutzungskonkurrenzen zwischen erneuerbaren Energieträgern bzw. deren Infrastruktur zu Produktion, Speicherung und Transport und der Landwirtschaft sowie dem Natur- und Umweltschutz zu sehen. Die übergeordneten Ziele der Studie sind: - Aufzeigen möglicher Konsequenzen, Chancen und Risiken der Energiewende für die Raumkategorie 'Ländlicher Raum' in Baden-Württemberg, - Beantwortung der Frage (zumindest im Ansatz), ob die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende in erster Linie von (naturräumlichen) Potenzialen und Restriktionen oder vielmehr von der Politik und der Gesellschaft gesteuert wird, - Ermittlung regionaler Unterschiede hinsichtlich der Akzeptanz für den Ausbau der erneuerbaren Energien, - Ermittlung regionaler Unterschiede hinsichtlich der Herangehensweise an die Umsetzung der Energiewende, - Darstellung der Erwartungen und Forderungen der verschiedenen relevanten regionalen Akteure an die Politik, - Bereitstellung einer Diskussionsgrundlage zum Thema 'Energiewende und Ländlicher Raum'.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Potenziale, rechtliche Grundlagen und Anpassung an Praxisbetriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von renergie Allgäu e.V. durchgeführt. Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung hochgradig standardisierter Güllekleinanlagen für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Gleichzeitig werden die Treibhausgasemissionen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung erheblich gesenkt und sowohl Geruchs- als auch Ammoniakemissionen durch die Ausbringung der Gärreste im Vergleich zur Ausbringung von Flüssigmist erheblich reduziert. Neben der ausschließlichen Verwertung von Flüssigmist soll in einer ergänzenden Variante die zusätzliche Nutzung von Festmist aus Kalbungs- und Kälberbereich sowie die Verwertung von Futterresten und Siloabraum unter wirtschaftlichen und technischen Aspekten ergänzend untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kommunales Management bei der Transformation im ländlichen Raum - commTRAIL" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen, Professur Bauphysik durchgeführt. Im ländlichen Raum und hier bei kleineren Kommunen unter 10.000 Einwohnern sind kaum Vorarbeiten mit dem Ziel eines übergreifenden Wärme- und Energiekonzeptes vorhanden. Diesen Gemeinden fehlen zumeist die Kompetenz und das notwendige Potenzial, um aus eigener Kraft die komplexen Prozesse in Zusammenhang mit der Energiewende aktiv angehen zu können. Gleichzeitig stehen nur sehr begrenzte finanzielle Mittel zur Verfügung, um externe Partner mit der Koordination der Aufgabe zu beauftragen. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel des Projektes Kommunen ein Hilfsmittel an die Hand zu geben, das sie in die Lage versetzt dieses Thema strategisch anzugehen. Im zu entwickelnden TRAIL-Tool ist beabsichtigt, mittels öffentlich zugänglicher Daten und Kennzahlen den Wärme- und Elektroenergiebedarf zu ermitteln und die Potenziale für die Nutzung regenerativer Energien aufzuzeigen. Für die Erarbeitung umfassender Lösungen zu diesem Thema wurde ein Konsortium von mehreren Forschungspartnern gebildet. Die Bauhaus-Universität Weimar ist im Verbundprojekt TRAIL für das Teilprojekt commTRAIL zuständig. In diesem Teilprojekt bearbeitet die Professur Bauphysik der Bauhaus-Universität Weimar vorrangig die energetischen Teilaspekte, untersucht darüber hinaus jedoch auch bauwirtschaftliche und städteplanerische Fragestellungen. Dabei wird insbesondere die strukturelle Verknüpfung dieser interdisziplinären Aspekte mit dem Ziel verfolgt, komplexe Entscheidungsprozesse aufzuzeigen und zu unterstützen. In einzelnen Arbeitspaketen wird unter Berücksichtigung der multiplen Anforderungen aus den Grundlagenermittlungen die Forschungs- und Entwicklungsmethodik strukturiert. Die Bauhaus-Universität Weimar steuert dazu die methodische Kompetenz sowie die Erfahrung in der Bewertung der ökonomischen, energetischen und stadtplanerischen Aspekte bei, wobei der Algorithmus für die Vorgänge innerhalb der TRAIL-Methode entwickelt werden soll. Aus der Analyse der zu erstellenden Kataster für Wärme, Strom und der ermittelten Potenziale erneuerbarer Energien werden Checklisten, Handlungsanleitungen und Maßnahmenvorschläge abgeleitet und priorisiert, wobei anschließend die praktikable Rückkopplung in der Testphase bei den Anwendern in 4 Modellkommunen erfolgen wird. Hierzu entwickelt die Bauhaus-Universität Weimar gemeinsam mit den Projektpartnern die Grundlagen und passt die Methodik und das Bewertungssystem bei Bedarf - ggf. auch im Anschluss an die Testphase - an die entsprechenden Erfordernisse an. Die Arbeit in dem von der Bauhaus-Universität Weimar zu verantwortenden Teilprojekt commTRAIL ist deshalb eng verknüpft mit den anderen im Verbundprojekt TRAIL zu erarbeitenden Teilprojekten. In der anwendungsorientierten Testphase des zu entwickelnden Softwaretools wirkt die Bauhaus-Universität Weimar zur Validierung der vorgestellten Methodik, beim Austausch der Ergebnisse innerhalb des Forschungsverbunds und bei der Kommunikation der Forschungsergebnisse nach außen mit.
Das Projekt "Einsatz der biologischen Methanisierung für Power-to-Gas-Konzepte: Fermentative Hochdruckmethanisierung von Wasserstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. Probleme beim Ausbau der erneuerbaren Energien entstehen hauptsächlich durch fehlende Möglichkeiten zur Speicherung der erzeugten Energie. Die Speicherung ist jedoch ein entscheidender Faktor, da nur so der zeitliche und räumliche Ausgleich zwischen Stromspitzen und -tälern stattfinden kann. Die Kombination verschiedener Energieerzeugungsanlagen (basierend auf Biomasse, Sonne, Wind) mit unterschiedlichen Transportsystemen (Erdgasnetz, Stromnetz) ist daher zur Umgestaltung des europäischen Energiesystems ein wichtiger Schritt. Die fermentative Hochdruckkonversion von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Methan stellt auf diesem Weg eine sehr vielversprechende Möglichkeit dar und soll daher im Rahmen dieses Projektes untersucht werden. Zu diesem Zweck wird Kohlenstoffdioxid als eine Fraktion des Biogases mit Wasserstoff, der per Elektrolyse mit überschüssiger Wind- und Solarenergie hergestellt wird, in einem Druckreaktor fermentativ zu Methan umgesetzt. Dieses 'Bio-Erdgas' kann als Kraftstoff im Bereich der Mobilität genutzt oder in Erdgasnetze eingespeist werden. Die fermentative Hochdruckkonversion von Wasserstoff zu Methan ist damit ein Lösungsansatz für eine nachhaltige Energieversorgung im ländlichen Raum. Gleichzeitig verknüpft das Verfahren verschiedene Energieerzeugungs- und Transportsysteme miteinander und stellt somit eine effiziente Speicher- und Transportmöglichkeit für Energie dar. Im Rahmen des Projekts soll ein Verfahren zur fermentativen Hochdruckmethanisierung von Wasserstoff entwickelt und optimiert werden. Dazu wird zunächst eine Laboranlage zur Umsetzung von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid zu Methan geplant und aufgebaut sowie mit einer Mess-, Steuer- und Regelungstechnik ausgestattet. Anschließend werden Versuchsreihen zum Einfluss der Betriebsparameter, wie Beladungsraten, Verweilzeit, Druck und Temperatur, vorgenommen. Nach erfolgreicher Findung der optimalen Betriebsparameter soll abschließend ein Konzept für eine Großanlage entwickelt werden. Dazu wird der Verfahrensablauf in Aspen abgebildet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Prüfung der textilen Bewehrungsstruktur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik, Lehrstuhl für Textilmaschinenbau durchgeführt. Die Abwasserbehandlung ist eine wesentliche Voraussetzung für eine gesunde Gesellschaft. 90 % des weltweit verbrauchten Wassers gelangen unbehandelt in die Umwelt. Die meisten ländlichen und stadtnahen Regionen der Entwicklungsländer haben keinen Zugang zu einer Kläranlage, da die derzeitigen mittelgroßen/großen Kläranlagen eine immense Energieversorgung und viel Platz erfordern. Derzeit werden in vielen Regionen Klärgruben oder Sickergruben verwendet, die durch modulare und leichte Kläranlagen ersetzt werden könnten. Derartige Anlagen sind leicht zu transportieren und können somit auch an ansonsten schwer zugänglichen Orten eingesetzt werden. Eine Realisierung dieser erforderlichen Systeme ist durch die Entwicklung von hochfesten und leichten Materialien möglich. Durch die Verwendung langlebiger Materialien können die Betriebs- und Wartungskosten so gering wie möglich gehalten werden, was ein wichtiges Entscheidungskriterium für den Einsatz ist. Das allgemeine Ziel des Projekts 'CleanWater' ist die Entwicklung, Fertigung und Implementierung einer leichten, modularen Kläranlage aus Textilbeton. Die an dem Projekt beteiligten Forschungspartner sind das Indian Institut of Technology Madras, Indien; das CSIR-Structural Engineering Research Centre, Indien und das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Deutschland. Die teilnehmenden Industriepartner sind Raina Industries Private Limited, Indien und MAGECO Ocean GmbH, Deutschland.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Verfahrenstechnische Planung und Kostenschätzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochland Natec GmbH durchgeführt. Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Gleichzeitig werden die Treibhausgasemissionen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung erheblich gesenkt und sowohl Geruchs- als auch Ammoniakemissionen durch die Ausbringung der Gärreste im Vergleich zur Ausbringung von Flüssigmist erheblich reduziert.
Das Projekt "Bioenergieberatung land- und forstwirtschaftlicher Unternehmen und Öffentlichkeitsarbeit zum Energiepflanzenanbau in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg durchgeführt. Als Gesamtziel des Vorhabens soll die nachhaltige Erzeugung und effiziente Nutzung von Bioenergie in Baden-Württemberg wesentlich ausgebaut werden. Dadurch kann die Wettbewerbsfähigkeit land- und forstwirtschaftlicher Betriebe sowie die Wirtschaftskraft im ländlichen Raum gestärkt, die Sozialverträglichkeit der Energieerzeugung und Nutzung im land- und forstwirtschaftlichen Bereich erhöht und ein Beitrag zu einer klima- und umweltverträglichen Energieversorgung geleistet werden. Zielgruppen sind in erster Linie land- und forstwirtschaftliche Unternehmen. Zusätzlich stehen alle beteiligten Wirtschaftskreise und die öffentliche Hand (Kommunen) als potenzielle Partner der Land- und Forstwirtschaft im Fokus der Arbeiten. Die Beratung und Information dieser Zielgruppen macht 75 % des Arbeitsumfangs aus. Die breite Öffentlichkeit bzw. interessierte Verbraucher stellen die dritte Zielgruppe dar, die mit etwa 25 % des Arbeitsumfangs bedient wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung intelligenter Digitalisierunstechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur Sensorik durchgeführt. In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionenverantwortlich. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Das Vorhaben zielt daher auf die Entwicklung von hochgradig standardisierten und automatisierten Güllekleinanlagen für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV) ab, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig auch die Gerüchsbelästigung zu mindern. Diese Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Das Teilvorhaben der TU Dortmund wird mit Hilfe neuartiger, kapazitiver in-situ Sensorik die Möglichkeit schaffen, dass die Anlage autark gesteuert werden kann. Hierzu wir eine kontinuierliche Prozessüberwachung und -kontrolle implementiert wird und alle relevanten Parameter werden digitalisiert und automatisch verarbeitet. Die TU Dortmund wird die entsprechenden intelligenten Algorihmen im Rahmen der Arbeiten entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Koordination, technische Grundlagen und Umweltwirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung hochgradig standardisierter Güllekleinanlagen für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Gleichzeitig werden die Treibhausgasemissionen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung erheblich gesenkt und sowohl Geruchs- als auch Ammoniakemissionen durch die Ausbringung der Gärreste im Vergleich zur Ausbringung von Flüssigmist erheblich reduziert. Neben der ausschließlichen Verwertung von Flüssigmist soll in einer ergänzenden Variante die zusätzliche Nutzung von Festmist aus Kalbungs- und Kälberbereich sowie die Verwertung von Futterresten und Siloabraum unter wirtschaftlichen und technischen Aspekten ergänzend untersucht werden.
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