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s/mdea/MEA/gi

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P2F-READY: Optimierung und Ergänzung der Rauchgaswäsche zur Bereitstellung von CO2 für die Power-to-Fuel-Technologie (P2F - READY - Carbon Capture), Teilvorhaben 1

Im hier beantragten Forschungsprojekt soll die Optimierung und Ergänzung der Bereitstellung des Rohstoffs CO2 aus einer Rauchgaswäsche zur weiteren Verwendung für den Power-to-Fuel-Prozess (P2F) erforscht und untersucht werden. Dieser Einsatz setzt neben einem zuverlässigen und dynamischen Betrieb der CO2-Rauchgaswäsche bestimmte Anforderungen an den Rohstoff CO2 voraus. Der Schwerpunkt des Forschungsprojektes liegt in der robusten und optimierten Bereitstellung von CO2 einschließlich der Einhaltung erforderlicher CO2-Reinheitsanforderungen und des notwendigen CO2-Gasdrucks für die im P2F-Prozess folgende Methanolsynthese-Einheit. Dazu ist die Integration eines Verdichters, der zusätzlich die Funktion einer Feinreinigung des CO2 erfüllen soll, an die Anlage zur CO2-Abscheidung der Universität Duisburg-Essen am Kraftwerkstandort in Lünen vorgesehen. Neben der Erfüllung der Anforderungen an den Rohstoff CO2 spielen ebenfalls die Optimierung der Anbindung der CO2-Verdichtung an die CO2-Abscheidung und die Interaktion dieser Komponenten mit der nachfolgenden Methanolsynthese-Einheit eine entscheidende Rolle. Hierbei liegt der Fokus besonders auf der Untersuchung der Dynamik der Einzelsysteme infolge von Laständerungen der CO2-Abscheidung und der Auswirkungen auf den Gesamtprozess, um die Anforderungen einer flexiblen Fahrweise innerhalb der P2F-Technologie zu gewährleisten. Ein ausführlicher Arbeitsplan findet sich in Kapitel 8 der Vorhabenbeschreibung. In den ersten zehn Monaten wird das CO2-Verdichterkonzept mit Reinigung entwickelt. Die Inbetriebnahme und der Betrieb des CO2-Verdichters erfolgt in den darauf folgenden 12 Monaten, um die Anlagendynamik und die CO2-Qualität zu untersuchen. Daneben finden theoretische Modellierungen der Verdichtung statt. Das Scale-Up und die Wirtschaftlichkeitsanalyse der CO2-Bereitstellung sowie die Untersuchung der Flexibilisierungspotentiale von fossilen Kraftwerken runden den Arbeitsplan ab.

P2F-READY: Optimierung und Ergänzung der Rauchgaswäsche zur Bereitstellung von CO2 für die Power-to-Fuel-Technologie (P2F - READY - Carbon Capture), Optimierung und Ergänzung der Rauchgaswäsche zur Bereitstellung von CO2 für die Power-to-Fuel-Technologie

Im hier beantragten Forschungsprojekt soll die Optimierung und Ergänzung der Bereitstellung des Rohstoffs CO2 aus einer Rauchgaswäsche zur weiteren Verwendung für den Power-to-Fuel-Prozess (P2F) erforscht und untersucht werden. Dieser Einsatz setzt neben einem zuverlässigen und dynamischen Betrieb der CO2-Rauchgaswäsche bestimmte Anforderungen an den Rohstoff CO2 voraus. Der Schwerpunkt des Forschungsprojektes liegt in der robusten und optimierten Bereitstellung von CO2 einschließlich der Einhaltung erforderlicher CO2-Reinheitsanforderungen und des notwendigen CO2-Gasdrucks für die im P2F-Prozess folgende Methanolsynthese-Einheit. Dazu ist die Integration eines Verdichters, der zusätzlich die Funktion einer Feinreinigung des CO2 erfüllen soll, an die Anlage zur CO2-Abscheidung der Universität Duisburg-Essen am Kraftwerkstandort in Lünen vorgesehen. Neben der Erfüllung der Anforderungen an den Rohstoff CO2 spielen ebenfalls die Optimierung der Anbindung der CO2-Verdichtung an die CO2-Abscheidung und die Interaktion dieser Komponenten mit der nachfolgenden Methanolsynthese-Einheit eine entscheidende Rolle. Hierbei liegt der Fokus besonders auf der Untersuchung der Dynamik der Einzelsysteme infolge von Laständerungen der CO2-Abscheidung und der Auswirkungen auf den Gesamtprozess, um die Anforderungen einer flexiblen Fahrweise innerhalb der P2F-Technologie zu gewährleisten. Die Projektdauer beträgt insgesamt 24 Monate, untergliedert in fünf Abschnitte. In den ersten drei Monaten werden vorbereitende Maßnahmen zur Wiederinbetriebnahme der CO2-Abscheideanlage getroffen. In der darauf folgenden Phase von 6 Monaten beginnen die ersten Versuchsfahrten mit dem Absorptionsmittel MEA entsprechend der beschriebenen Arbeitspakete. In den folgenden Betriebsphasen drei und vier werden zwei weitere Absorptionsmittel entsprechend der Arbeitspakete eingesetzt und untersucht. Die letzte Phase betrifft die Auswertung und die Erstellung der Abschlussdokumentation.

Luft/Luftqualität/Luftmessnetz: Messtechnik

<p>Die Messung der&nbsp;<a href="https://www.hlnug.de/themen/luft/luftqualitaet/luftschadstoffe">Luftschadstoffe</a>&nbsp;im kontinuierlichen Verfahren erfolgt in den Messstationen mit automatisierten Analysatoren. Die Messplatzanforderung für diese Geräte macht es in der Regel erforderlich, eine Luftmessstation als begehbaren thermostatisierten Laborraum auszulegen. Zusätzlich werden meteorologische Größen gemessen, um die für die Entstehung und die Ausbreitung von Luftverunreinigungen bedeutsamen meteorologischen Bedingungen beurteilen zu können.</p><p>Allgemeine Informationen über die Messung von Luftschadstoffen und das Luftmessnetz haben wir <a href="https://www.hlnug.de/themen/luft/luftqualitaet/luftmessnetz">hier</a> für Sie zusammengefasst.</p><p>Hier erläutern wir die im hessischen Luftmessnetz verwendeten Verfahren zur Messung der Luftschadstoffe sowie der meteorologischen Größen.</p><p> © HLNUG </p><p> © HLNUG </p><p> © HLNUG </p><p>Messprinzip: Chemilumineszenz</p><p>Gerätetyp: APNA 370</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Zur Messung von Stickoxiden wird das <strong>Chemilumineszenz</strong>-Verfahren herangezogen. Chemilumineszenz bezeichnet die Emission von Licht bei einer chemischen Reaktion.</p><p>Zur Bestimmung des Gehalts an <strong>Stickstoffmonoxid (NO)</strong> wird die Luft in eine Reaktionskammer geleitet, in der sie mit Ozon im Überschuss gemischt wird. Bei der Reaktion des NO mit dem Ozon entsteht ein angeregtes NO2-Molekül, welches beim Übergang in seinen Grundzustand messbare Lichtenergie abgibt (Chemilumineszenz). Diese Strahlung wird detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Sie ist proportional zur NO-Konzentration.</p><p>Auch <strong>Stickstoffdioxid (NO2)</strong> kann mit diesem Verfahren ermittelt werden. Das NO2 muss dazu vor der Chemilumineszenz-Reaktion zu NO reduziert werden. Dies geschieht in einem Konverter durch Reduktion an geeigneten heißen Metalloberflächen. Die Anordnung und Steuerung der Magnetventile im Gerät gewährleistet die erforderliche parallele Messung der Gesamtstickstoffoxid-Konzentration (NOx = NO + NO2) und der NO-Konzentration. Durch Subtraktion wird daraus die NO2-Konzentration ermittelt.</p><p>Das hier beschriebene und vom HLNUG verwendete Verfahren gilt als <strong>Referenzmethode</strong> zur Messung von Stickstoffdioxid und Stickstoffoxiden. Sie ist in der<strong> DIN EN 14211:2012</strong> „Außenluft – Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Stickstoffdioxid und Stickstoffmonoxid mit Chemilumineszenz“ beschrieben.</p><p>Das HLNUG verwendet den Gerätetyp <strong>APNA-370</strong> der Firma <strong>Horiba</strong>.</p><p>Messprinzip: Adsorption von NO2-Molekülen an ein Medium (Triethanolamin). Anschließend quantitativ-chemische Laboranalyse.</p><p>Gerätetyp: Palmes tube</p><p>Hersteller: Passam</p><p>Passivsammler stellen im Vergleich zu den in der Messstation betriebenen Analysatoren eine kostengünstige und flexible Alternative zur Messung von Stickstoffdioxid dar. Sie benötigen keinen Stromanschluss, sind klein und können lediglich in einem Wetterschutzgehäuse beispielsweise an Laternenmasten angebracht werden.</p><p>Das Messprinzip der Passivsammler unterscheidet sich vom Messprinzip der Analysatoren. Ein Passivsammler besteht aus einem Polypropylen Röhrchen, das ein Adsorbens (Triethanolamin) enthält. Die NO2-Moleküle in der Luft diffundieren in das Röhrchen und werden vom Triethanolamin adsorbiert. Im Gegensatz zu einer Absorption findet bei einer <strong>Adsorption </strong>nur eine <strong>Anhaftung der Moleküle an der Oberfläche des Adsorbens&nbsp;</strong>statt. Die Moleküle werden also nicht vollständig von dieser Substanz aufgenommen und können somit einfacher wieder desorbiert werden.</p><p>Nach einer Probenahmezeit (i.d.R. ein Monat) wird das adsorbierte Material als Nitrit im Labor<strong> aus dem Röhrchen extrahiert </strong>und seine Masse photo-spektrometrisch über das Saltzman-Verfahren bestimmt. Unter Kenntnis der Probenahmezeit und der Aufnahmerate des Sammlers wird daraus die mittlere NO2-Konzentration über diese Probenahmezeit berechnet.</p><p>Die Aufnahmerate des Sammlers entspricht dabei der Rate, mit der der Sammler das NO2 aus der Atmosphäre aufnimmt. Sie wird in Hessen jedes Jahr neu kalibriert, indem die Passivsammlerwerte mit dem <strong>Referenzmessverfahren</strong> verglichen werden. Durch die Kalibrierung der Aufnahmerate, wird das Passivsammlerverfahren an das Referenzmessverfahren angepasst. Die Messwerte der Passivsammler und die Werte der Analysatoren in den Messstationen sind somit als gleichwertig zu betrachten.</p><p>Für die Kalibrierung der Aufnahmerate wird an einigen Messstationen in Hessen die NO2-Konzentration parallel mit einem Passivsammler und dem Referenzmessverfahren, also dem in der Station betriebenen Analysator, gemessen. Die aus diesem Vergleich bestimmte mittlere Aufnahmerate wird für alle in Hessen betriebenen Passivsammler verwendet.</p><p>Während des laufenden Kalenderjahres erfolgt monatsweise eine Anpassung an das Referenzverfahren aller bis dahin ermittelten Messergebnisse für das Jahr. Nach Abschluss des Kalenderjahres erfolgt eine abschließenden Kalibrierung und Endprüfung der Werte mit einer neu bestimmten Aufnahmerate. Mit der neu bestimmten Aufnahmerate erfolgt eine Neuberechnung der Analysenergebnisse des gesamten Jahres. Aus den ursprünglich bestimmten Nitritwerten wird dann die NO2-Konzentration auf Grundlage des Fick’schen Diffusionsgesetzes neu berechnet und der Jahresmittelwert gebildet.</p><p>Durch diesen Schritt ist eine viel präzisere Übereinstimmung mit den Messwerten der Analysatoren möglich. Die Abweichung zwischen Passivsammlern und Analysatoren beträgt ohne Angleichung im Mittel ca. 6 Prozent und mit der Angleichung im Mittel ca. 2 Prozent.</p><p>Die Bestimmung der Konzentration von Stickstoffdioxid mittels Passivsammler erfolgt im HLNUG entsprechend der <strong>DIN EN 16339</strong>. Die Analyse der Passivsammler ist dabei fremdvergeben.</p><p>Messprinzip:&nbsp; UV-Absorption</p><p>Gerätetyp: APOA 370</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Zur Messung der Ozon-Konzentration wird das Verfahren der <strong>UV-Absorption</strong> herangezogen, d.h., die Abschwächung von ultraviolettem Licht (UV-Strahlung) durch den Luftschadstoff O3. Es handelt sich um ein Absorptionsmessverfahren, das nach dem Lambert-Beer-Gesetz beschrieben wird. Das Messgas wird durch eine Küvette geleitet und mit einer UV-Strahlung im Bereich von 254 nm Wellenlänge durchstrahlt. Die Absorption der UV-Strahlung ist ein Maß für die Konzentration des Ozons in einem Gemisch von Gasen. Die UV-Strahlung wird von einer Photodiode erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt.</p><p>Bei dem hier verwendeten Messgerät werden zweimal in der Sekunde abwechselnd Messgas und Referenzgas (O3-freie Probe) in die Messküvette eingeleitet. Das Referenzgas wird aus dem vorhandenen Messgas generiert, in dem das Messgas durch einen beheizten „Scrubber“ aus Silberwolle geleitet und das Ozon dabei selektiv entfernt wird. Die O3-Konzentration im Messgas ist proportional zum Verhältnis der absorbierten UV-Strahlung mit und ohne O3-Gas.</p><p>Das hier beschriebene und vom HLNUG verwendete Verfahren gilt als <strong>Referenzmethode</strong> zur Messung von Ozon. Sie ist in der <strong>DIN EN 14625:2012</strong> „Außenluft – Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Ozon mit Ultraviolett-Photometrie“ beschrieben.&nbsp;<br>Die Angabe der Ozonkonzentration ab 1.1.2025 erfolgt unter Berücksichtigung des Ozonabsorptionsquerschnitts „CCQM.O3.2019“. Weitere Informationen:<br><a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/luftmessnetz/Aktuelles/Aenderung_Ozonabsorptionsquerschnitt.pdf">Änderungen bei der Ermittlung der Ozonkonzentration (September 2025) PDF</a>.</p><p>Das HLNUG verwendet den Gerätetyp <strong>APOA-370</strong> der Firma Horiba.</p><p>Messprinzip:&nbsp;Gravimetrie</p><p>Gerätetyp: DHA-80</p><p>Hersteller: Digitel</p><p>Gerätetyp: SEQ 47/50</p><p>Hersteller: Leckel</p><p>Messprinzip: Streulichtverfahren</p><p>Gerätetyp: APDA 372</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Zur Bestimmung der Feinstaubkonzentration bzw. PM (eng. particulate matter) in der Außenluft verwendet das HLNUG verschiedene Verfahren.</p><p>Beim gravimetrischen Verfahren wird die Außenluft mit einem bekannten, konstanten Volumenstrom durch einen größenselektiven Probeneinlass geführt. Die betreffende PM-Fraktion (PM10 oder PM2,5)&nbsp;<strong></strong>wird für eine Dauer von 24 Stunden auf einem Filter gesammelt. Die Masse der abgeschiedenen Partikel wird durch Wägung des Filters vor und nach der Sammlung des Staubes bestimmt. Mittels Division dieser Masse durch das Probenahmevolumen wird die Massenkonzentration der PM-Fraktion in Mikrogramm pro Kubikmeter berechnet. Das hier beschriebene Verfahren gilt als Referenzmethode zur Messung von PM10 und PM2,5. Sie ist in der DIN EN 12341:2023 „Außenluft – Gravimetrisches Standardmessverfahren für die Bestimmung der PM10 oder PM2,5 Massenkonzentration des Schwebstaubes“ beschrieben.</p><p>Das gravimetrische Verfahren liefert als höchste zeitlich Auflösung Tagesmittelwerte der PM-Konzentration. Außerdem bedeutet die Wägung der Filter einen hohen personellen Aufwand. Zusätzlich zum Referenzmessverfahren betreibt das HLNUG deshalb auch Messgeräte, die die PM-Konzentration automatisiert und in einer höheren zeitlichen Auflösung messen. Diese Messgeräte sind eignungsgeprüft. Eine Gleichwertigkeit der Messdaten dieser Geräte zum Referenzverfahren wird regelmäßig durch Vergleichsmessungen überprüft.</p><p>Bei den automatisiert durchgeführten Messungen wird die Staubkonzentration mit einem Streulichtverfahren ermittelt. Die Außenluft wird über einen Probenahmekopf angesaugt und zum Messsensor geleitet. Aus der Anzahl und der Höhe der Streulichtsignale, die die Partikel in einem bestimmten Luftvolumen erzeugen, wird zunächst die Anzahlgrößenverteilung der Partikel bestimmt. Über eine Annahme zu Form und Dichte der Partikel kann dann die Massenkonzentration in verschiedenen Größenfraktionen berechnet werden. Die PM10- oder PM2.5-Konzentration kann somit gleichzeitig gemessen werden.&nbsp;</p><p><a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/sonstige_berichte/Bericht_HLUG_PM10_Endversion_2010_12_23_.pdf">Bericht zur Überprüfung der Trenngrade zweier PM10-Vorabscheider für 2,3 m3/h mittels Messung mit polydispersem Aerosol PDF</a></p><p><a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/sonstige_berichte/PM2.5_Abscheidecharakteristik_Bericht_IUTA.pdf">Bericht zur Überprüfung des Trenngrades eines PM2,5-Vorabscheiders für 2,3 m3/h mittels Messung mit polydispersem Aerosol PDF</a></p><p>Komponente: <strong>Staubniederschlag</strong></p><p>Messprinzip:&nbsp;Gravimetrie</p><p>Gerätetyp: Bergerhoff (Glas)</p><p>Hersteller: Weck / Lock&amp;Lock</p><p>Messprinzip: Gaschromatograph</p><p>Gerätetyp: GC 866</p><p>Hersteller: Chromatotec</p><p>Messprinzip: IR-Absorption</p><p>Gerätetyp: APMA 370</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Zur Messung der <strong>Kohlenmonoxid</strong>-Konzentration wird das Verfahren der nicht-dispersiven <strong>Infrarot-Spektrometrie</strong> (NDIR) herangezogen, d.h., die Abschwächung von infrarotem Licht (IR- Licht, Wärmestrahlung) durch den Luftschadstoff CO. Es handelt sich um ein Absorptionsmessverfahren, das nach dem Lambert-Beer-Gesetz beschrieben wird. Das Messgas wird durch eine Küvette geleitet und mit einer IR-Strahlung im Bereich von 4,6 μm Wellenlänge durchstrahlt. Die Absorption der IR-Strahlung ist ein Maß für die Konzentration des CO-Gases in einem Gemisch von Gasen. Die Infrarot-Strahlung wird von einem Membrankondensator erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt.</p><p>Bei dem hier verwendeten Messgerät werden im 1-Sekunden-Takt abwechselnd Referenzgas (Nullgas, ohne CO) und Messgas in die Messküvette eingeleitet. Die CO-Konzentration im Messgas ist proportional zum Verhältnis der absorbierten Infrarot-Strahlung mit und ohne CO-Gas.</p><p>Das hier beschriebene und vom HLNUG verwendete Verfahren gilt als <strong>Referenzmethode</strong> zur Messung von Kohlenmonoxid. Sie ist in der <strong>DIN EN 14626:2012</strong> „Außenluft – Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Kohlenmonoxid mit nicht-dispersiver Infrarot-Photometrie“ beschrieben.</p><p>Das HLNUG verwendet den Gerätetyp <strong>APMA-370</strong> der Firma Horiba.</p><p>Messprinzip: Gasfilterkorrelation</p><p>Gerätetyp: TE 41</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Messprinzip: GC-FID</p><p>Gerätetyp: APHA 370</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Messprinzip: Chemilumineszenz</p><p>Gerätetyp: APNA 370 in Verbindung mit einem NH3-Koverter</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Für die Messung von <strong>Ammoniak</strong> (NH3) wird wie bei den Stickoxiden das <strong>Chemilumineszenz</strong>-Verfahren herangezogen. Der Ammoniak-Analysator ist grundsätzlich identisch zum NOx-Analysator APNA370, nur dass hier ein Ammoniak-Konverter verbaut ist. Zusätzlich zur Bestimmung von NO und NO2 wird die NOy-Konzentration, die in erster Näherung aus NO, NO2 und NH3 besteht, bestimmt. Alle Komponenten werden dafür in einem Konverter zu NO reduziert bzw. oxidiert (NH3 -&gt; NO), allerdings bei sehr viel höheren Temperaturen als beim Stickoxidgerät. Das dadurch entstandene NO reagiert mit Ozon in der Reaktionskammer, es entsteht elektromagnetische Strahlung, die detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das proportional zur NO-Konzentration ist. Die Anordnung und Steuerung der Magnetventile im Gerät gewährleistet die erforderliche parallele Messung der NOy-Konzentration (= NO + NO2 + NH3), der NOx-Konzentration (= NO + NO2) und der NO-Konzentration. Durch Subtraktion wird daraus die NH3-Konzentration ermittelt.</p><p>Das HLNUG verwendet den Gerätetyp <strong>APNA-370 in Verbindung mit einem NH3-Koverter</strong> der Firma Horiba.</p><p>Messprinzip: UV-Fluoreszenz&nbsp;</p><p>Gerätetyp: APSA 370</p><p>Hersteller: Horiba</p><p>Zur Messung von <strong>Schwefeldioxid</strong> (SO2) wird das <strong>UV-Fluoreszenz</strong>-Verfahren herangezogen. Die zu messenden Moleküle werden durch UV-Strahlung energetisch angeregt, wodurch die Moleküle Licht abgeben (fluoreszieren). Die Intensität der entstehenden Strahlung ist ein Maß für die Konzentration des zu messenden Gases in einem Gemisch von Gasen. Die entstehende Strahlung wird von einer Photodiode detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt.</p><p>Zur Anregung der SO2-Moleküle wird eine UV-Strahlungsquelle im Bereich von 200 – 220 nm benötigt. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung ist proportional zur Anzahl der SO2-Moleküle im Gasgemisch.</p><p>Das hier beschriebene und vom HLNUG verwendete Verfahren gilt als <strong>Referenzmethode</strong> zur Messung von Schwefeldioxid. Sie ist in der <strong>DIN EN 14212:2012</strong> „Außenluft – Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Schwefeldioxid mit Ultraviolett-Fluoreszenz“ beschrieben.</p><p>Das HLNUG verwendet den <strong>Gerätetyp APSA-370</strong> der Firma Horiba.</p><p>Messprinzip: Haarharfe / Pt 100-Widerstandsthermometer</p><p>Gerätetyp: Hygro-Thermogeber</p><p>Hersteller: Thies</p><p>Ein <strong>Hygro-Thermogeber </strong>dient zur Messung von Luftfeuchte und Temperatur. Dabei sind beide Messelemente, die auf unterschiedlichen Messprinzipien basieren, in einem Gehäuse verbaut.</p><p>Beim Haarhygrometer wird das Prinzip der Längenausdehnung von Haaren bei zunehmender Luftfeuchtigkeit ausgenutzt. Als Messelement dient eine <strong>Haarharfe</strong>, deren Ausdehnung über ein Hebelwerk umgesetzt und auf einer Skala angezeigt wird.</p><p>Beim <strong>Pt 100-Widerstandthermometer</strong> wird die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands (Platin) genutzt. Im meteorologischen Messbereich von –50 °C bis 50 °C ist eine weitgehend lineare Temperaturabhängigkeit gegeben. Typischerweise werden Platin-Widerstandsthermometer mit einem Nennwiderstand von <em>R </em>(0 °C) = 100 Ohm (Pt100) eingesetzt. Der Widerstand wird von einem konstanten Strom durchflossen. Die Spannung, die proportional zum Widerstand ist, kann leicht gemessen und in eine Temperatur umgerechnet werden.</p><p>Die hier beschriebenen und vom HLNUG verwendeten Verfahren sind in der <strong>VDI 3786 Blatt 4</strong> (2013): „Umweltmeteorologie – Meteorologische Messungen – Luftfeuchte“ sowie in der <strong>VDI 3786 Blatt 3</strong> (2012): „Umweltmeteorologie – Meteorologische Messungen – Lufttemperatur“ beschrieben.</p><p>Messprinzip: Ultraschallmessstrecken</p><p>Gerätetyp: Ultrasonic-Anemometer 2D</p><p>Hersteller: Thies</p><p>Das <strong>Ultrasonic-Anemometer</strong> erfasst Windgeschwindigkeit und Windrichtung in zwei räumlichen Dimensionen.</p><p><strong>Ultraschallwellen</strong> werden von der Luft mitgeführt, sodass die Laufzeit von Signalen über eine Messstrecke mit fester Länge von der Luftzirkulation abhängt. Eine Messstrecke wird durch ein Paar von Ultraschallwandlern gebildet, die sowohl als Sender als auch als Empfänger dienen können. Aus der <strong>Differenz der Laufzeiten</strong> für verschiedene Richtungen kann sowohl die Windgeschwindigkeit als auch die Windrichtung bestimmt werden.</p><p>Das hier beschriebene und vom HLNUG verwendete Verfahren ist in der <strong>VDI 3786 Blatt 2</strong> (2018): „Umweltmeteorologie – Meteorologische Messungen – Wind“ beschrieben.</p><p>Weitere Hinweise zu Messverfahren und insbesondere zur Belastbarkeit der NO2-Passivsammler finden Sie&nbsp;hier:&nbsp;<a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/sonstige_berichte/Stellungnahme_Beurteilung_der_Luftqualitaet.pdf">Stellungnahme Beurteilung der Luftqualität PDF</a></p><p>Fachbericht des <a href="https://www.lanuv.nrw.de/">LANUV</a> zum <a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/luftqualitaet/LANUV-Fachbericht_128.pdf">PM-Ringversuch auf dem Gelände des HLNUG PDF</a></p><p>Es gibt eine neue Untersuchung zur <a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/sonstige_berichte/PM2.5_Abscheidecharakteristik_Bericht_IUTA.pdf">Abscheidecharakteristik von PM2,5-Vorabscheidern PDF</a>, die die <a href="https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/luft/sonstige_berichte/Bericht_HLUG_PM10_Endversion_2010_12_23_.pdf">Untersuchung zur Abscheidecharakteristik von PM10-Vorabscheidern PDF</a> von 2010 ergänzt</p>

LastElSys: Lastwechselresistente Membran-Elektrolyse-Einheiten (MEA) für PEM Elektrolysesysteme, Teilprojekt DLR: Testinfrastruktur und Analyse von Degradationsmechanismen

In dem hier vorliegenden Projekt wollen zwei erfahrene Partner aus Industrie und Wissenschaft gemeinsam an der Verlängerung der Lebensdauer von PEM Elektrolyseuren arbeiten. Ziel ist es, dies vor allem bei wechselnden Lasten zu realisieren, wie sie bei der Verwertung von fluktuierenden, erneuerbaren Energien notwendig werden. Dazu wird ein Testsystem aufgebaut, in dem verschiedene Kombinationen von Membranen und Katalysatoren erforscht und getestet werden können. Dabei wird die langjährige Erfahrung des DLR in der Untersuchung von Degradationsmechanismen mit verschiedenen in-situ und ex-situ Untersuchungsmethoden genutzt. Die Untersuchung der Dauerhaltbarkeit bei dynamischer Belastung in diesem Projekt stellt einen relevanten Anteil an der Weiterentwicklung von Möglichkeiten zur chemischen Speicherung von erneuerbaren Energien dar. Die Verhaltensweise/Degradation und die Performance der MEAs werden zuerst im Elektrolyseur, der von Hydrogenics aufgebaut wird, getestet und später mittels verschiedener in-situ und ex-situ Untersuchungsmethoden genau untersucht. Parallel soll ein numerisches Modell der Degradation aufgebaut werden, mit dem eine Lebensdauervorhersage validiert werden kann

Neue Elektrokatalysatoren für Anwendung in automobilen Brennstoffzellenstacks - 'NEKat', (NEKat Umicore) - Teilvorhaben: Entwicklung von MEAs für automobile Brennstoffzellenstacks auf Basis neuartiger Elektrokatalysatoren

Konzipierung und Entwicklung von Elektrokatalysatoren und Elektroden, die durch eine deutlich verbesserte Degradationsstabilität und eine verbesserte Massenaktivität die ökonomischen Zielsetzungen für automobile Brennstoffzellenkatalysatoren erfüllen. Das technische Arbeitsziel des Vorhabens ist die Darstellung einer für den Automobilbetrieb tauglichen, d.h. langzeitstabilen (5000 h), robusten (Temperaturbereich -25 C bis +95 C) und leistungsfähigen (spez. Leistung 2,9 kW/g Pt) Elektrodentechnologie für automobile PEM-Brennstoffzellen. Entwicklung von Katalysatordispersionen zur Elektrodenherstellung auf der Basis von auf kohlenstofffreien Trägermaterialien dispergierten Edelmetallkatalysatoreno -Rheologische Charakterisierung des Systems, Sorptionsmessungen an Pulvern und Schichten, Anpassung und Optimierung der Dispersionen -Anpassung und Optimierung des Beschichtungsverfahrens -Anpassung und Optimierung von Elektroden an Daimler-spezifische Hardware, Beanspruchungs- und Betriebsbedingungen -MEA-Testung, MEA-Präparation -Leistungstests und erste Stabilitätstest in repräsentativen Einzelzellen -Durchführung von Tests in Daimler-spezifischer Stackhardware zur Bestätigung der Ergebnisse von Einzelzellentests

CO2 Abtrennung Sonstiges, Effiziente Abtrennung von CO2 aus Kraftwerksrauchgasen mit Hilfe eines Sprühwäschers - Sprühwäscher Upscale

Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP): STEP 2 - ECPD - Vom Prototypen zur Fertigungsreife, Teilprojekt HTPEM / Truma

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Erprobung einer neuen leistungsfähigen MEA-Generation für den Einsatz in DMFC- und HTPEM-Brennstoffzellensystemen, die zu einer signifikanten Kostenreduzierung im Stackbereich führen soll. Das Projekt knüpft an an das Vorgängervorhaben STEP, in dem die Grundlagen für das ECPD-Verfahren (elektrochemische Pulsabscheidung) gelegt wurden und das jetzt zur Serienreife weiterentwickelt werden soll. Das Vorhaben wird zusammen mit den Unternehmen Elcomax (MEA-Hersteller) und SFC Energy (Anwender DMFC) durchgeführt. Aufgabe von Truma ist, die HT-PEM-MEA in das von Truma entwickelte Reformer-Brennstoffzellen-System zu adaptieren und zu erproben. Das System dient der Bordstromversorgung von Freizeitfahrzeugen und arbeitet mit dem im Caravaningmarkt bewährten und weit verbreiteten Energieträger Flüssiggas.

Neue Absorbentien zur effizienteren CO2-Abtrennung, Teilvorhaben 2

Entwicklung und Optimierung eines Beschichtungverfahrens auf der Basis der Ink-Jet-Technologie zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten für Mikrobrennstoffzellen - Kurztitel: 'PEM-jet'

In einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt zwischen der HIAT gGmbH aus Schwerin und microdrop Technologies GmbH aus Norderstedt ist beabsichtigt, das lnk-Jet-Verfahren zur Herstellung von Membran- Elektroden-Einheiten (kurz M EAs) in der Brennstoffzellentechnologie als neue Auftragstechnik einzuführen und zu optimieren. Der Ink-Jet- Druck gewinnt in der Mikroelektronik immer mehr an Bedeutung. Durch die prinzipiell einfache Handhabung, Flexibilität und höchste Dosiergenauigkeit ist er nicht nur in der Polymerelektronik sondern auch in vielen anderen Bereichen von Interesse. In diesem Projekt stellt das Aufbringen metallischer partikelhaltiger Katalysatortinten eine besondere Herausforderung dar. Das Hauptaugenmerk bei der Anwendung der Ink-Jet- Technik besteht darin, ein stabil funktionierendes System aus Druckkopf und partikelhaltiger Tinte zu finden, um das schnelle und kostengünstigere Auftragen von Elektroden auf die Membran zu ermöglichen. Für eine sinnvolle Anwendung der lnk-Jet-Technik sind dabei zwei Aspekte von besonderer Bedeutung. Zum einen muss die Elektrode gut auf der Membran haften, um die Leistung der MEA zu gewährleisten und zum anderen muss die innere Stabilität der Elektrodenstruktur sowie die Haltbarkeit der Elektrode sichergestellt werden. Durch die Entwicklung einer Technologie zur massentauglichen Herstellung der MEAs werden die Materialkosten reduziert. Da durch Limitierung der Schichtdicke bei der Herstellung der MEAs durch das Siebdruckverfahren Grenzen gesetzt sind, wird hier eine Verringerung der Schichtdicke. Beladung auf die Hälfte angestrebt. Der Aspekt der Leistungsdichte darf dabei nicht aus den Augen verloren werden. Das gravierende Einsparungspotential besteht somit in der späteren Möglichkeit der Reduzierung an Materialkosten.

Wirkung von Additiven auf die Lösungsmechanismen von Flugaschen in zementären Systemen

Steinkohlenflugasche (SFA) ist ein wertvoller und wichtiger Zusatzstoff für Beton. Neben günstigen Einflüssen auf die Verarbeitbarkeit von Frischbeton und die Dauerhaftigkeit von Festbeton können durch Zementeinsparung Ressourcen geschont und CO2 Emissionen reduziert werden. Nachteilig ist die späte puzzolanische Reaktion von SFA. Um diese Reaktion zu beschleunigen werden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens organische, OH-gruppenhaltige Verbindungen eingesetzt, die die Glasstruktur der SFA auflösen und somit die Phasenbildung beschleunigen. Bei den verwendeten Additiven handelt es sich um Ethanolamine, die bereits in der Zementherstellung als Mahlhilfe Anwendung finden und Oxycarbonsäuren. Um die Wirkung dieser Additive auf die Lösung des Flugascheglases zu untersuchen werden künstliche Flugaschegläser hergestellt. In künstlichen Porenlösungen aus Kaliumhydroxid-Lösung (pH = 13) mit einem Calcium-Puffer aus Calciumhydroxid werden Lösungsversuche an diesen Flugaschegläsern durchgeführt. Die Porenlösungen werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit der ICP-OES analysiert. An realen Flugaschen mit ähnlicher Zusammensetzung wie die künstlich hergestellten, werden weitere Lösungsversuche durchgeführt. Bei diesen weiteren Untersuchungen werden auch unterschiedliche Flugasche/Lösungs-Verhältnisse untersucht. Die Erkenntnisse aus den Lösungsverhalten von Flugaschen unter Zugabe von Additiven werden auf flugaschehaltige Zementleime übertragen. Dabei wird 25 M.-%, 50 M.-% und 75 M.-% Zement (CEM I) durch SFA ersetzt. Neben den Erstarrungszeiten werden auch Wärmeflussdaten der flugaschehaltigen Zementleime unter Zugabe von Additiven untersucht. Porenlösungen werden mit ICP-OES analysiert und mit Ergebnissen aus den Lösungsversuchen verglichen. In einem weiteren Schritt werden flugaschehaltige Mörtel auf ihre Festigkeitsentwicklung und die zeitliche Veränderung der Porosität untersucht. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Mechanismen der Auflösung des Flugascheglases durch organische Verbindungen zu beleuchten und Aussagen über den Zusammenhang von Lösungsverhalten und Zusammensetzung von SFA zu treffen.

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