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Skalierbare Produktions-Erforschung für kostengünstige Thermoelektrische Generatoren mit Realanwendungstests und Untersuchung von Modularisierungskonzepten, Teilvorhaben: Integration eines Thermoelektrischen Generators in einen Pelletkessel und Erprobung

Um den Klimawandel zu begrenzen, ist neben dem Ausbau erneuerbarer Energien, auch die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Baustein. Ein hohes Potenzial für Einsparungen liegt bei thermischen Prozessen. Thermoelektrische Generatoren (TEG) bieten eine branchenübergreifende Lösung die Effizienz dieser Prozesse zu erhöhen. Durch einen Halbleitereffekt wandeln sie Wärme ohne bewegliche Bauteile in Strom und können so zur Abwärmenutzung oder Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden. Aktuelle Untersuchungen zeigen das hohe technische und wirtschaftliche Potenzial der Technologie. Jedoch kann durch die Vielfältigkeit der Anwendungen bisher kein Skaleneffekt bei der Produktion erreicht werden. Um den Zielkonflikt zwischen individuellen Anforderungen und hoher Produktionsmenge zu lösen, wird im Projekt ein modularisierter Herstellungsprozess untersucht. Es wird die gesamte Prozesskette von der Definition der Randbedingungen, über die (teil-)automatisierte Auslegung und Herstellung, bis hin zur Integration in verschiedene Anwendungen demonstriert. Der Herstellungsprozess und die Laboruntersuchungen der TEG finden am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte mit Thermoelektrischen Modulen der Fa. Isabellenhütte statt. Die Projektziele werden durch die Integration in einen Pelletkessel der Fa. Ritter, in einen Bioreaktor der Fa. DMT und in ein Biogas-BHKW mit der Fa. BITZER demonstriert. Dabei wird das Einsparpotenzial der Herstellkosten um 55%, insgesamt 10.000 Betriebsstunden mit über 80% der elektrischen Leistung und die realen Einsparungen von bis zu 40 t/Jahr CO2 durch die drei Anwendungen nachgewiesen. Darüber hinaus werden virtuelle TEG für eine Abgasreinigung der Fa. Bayer, eine Zinkschmelzanlage der Fa. Föhl, eine Bioraffinerie zur Wasserstofferzeugung der Fa. ProCone und den Verkehrssektor aufgezeigt. So wird der Technologietransfer von TEG in die Praxis ermöglicht, wodurch die Effizienz von thermischen Prozessen erhöht und der Klimawandel abgemildert werden kann.

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Major renovation - Definition in monetary terms

In a report for the European Council for an Energy-Efficient Economy (ECEEE), Ecofys examined the effect of using different definitions of major renovation in the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD). The report concludes that the planned threshold of the cost related definition of major renovation could be lowered to unlock more of the cost-effective potential. Additionally, a component related definition (dealing with components like facades, windows, heating system, etc.) could be beneficial to identify more precisely situations that offer possibilities for cost effective coupled renovation.

SWOISE, UAS-Schwarmoperationen, Lärmmessungen und Lärmmodelle für den Betrieb in Städten

Wissenschaftliche Begleitung der Umsetzung der Ökodesign-Richtlinie und der Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung - Viertes Arbeitsprogramm

a) Die Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG und die Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung 2017/1369/EU sind zentrale Instrumente des produktbezogenen Umweltschutzes in der EU, welche wesentlich zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz sowie zur Minderung der von energieverbrauchsrelevanten Produkten verursachten Umweltbelastungen und zur Verbraucherinformation beitragen. Die EU-Kommission wird Anfang 2021 ihr viertes Arbeitsprogramm vorlegen. b) Zudem ist nach den Ankündigungen im neuen Aktionsplan Kreislaufwirtschaft und dem Grünen Deal damit zu rechnen, dass die Ökodesign-RL im Rahmen der "Sustainable Products Initiative" überarbeitet, im Anwendungsbereich auf neue Produktgruppen ausgeweitet und in den zu regelnden Aspekten erweitert wird. Eine wissenschaftlich fundierte Unterstützung für die Beteiligung des Umweltbundesamtes am Ausgestaltungsprozess ist erforderlich, um die Vielzahl der im Regelungsprozess befindlichen Produktgruppen bearbeiten zu können. Ziel ist es, hohe ökologische Standards in den Durchführungsmaßnahmen zu verankern, die sowohl die Energieeffizienz, als auch weitere relevante Umweltwirkungen und vor allem die Ressourceneffizienz im umfassenden Sinne adressieren. Zielsetzung/Methoden: 1) Begleitung und Kommentierung von Vorstudien für Produktgruppen;2) Kurzexpertisen und ad-hoc Beratung für Produktgruppen für Stakeholderkonsultationen, Konsultationsforen, Expertentreffen und Regelungsausschüssen, Prüfung der Anforderungen für Energieeffizienz und weitere Umweltwirkungen, vor allem Aspekte der Ressourceneffizienz;3) Begleitung von Selbstregulierungsinitiativen der Industrie;4) Informationen für Akteure: Erstellung von Produktdatenblättern für erlassene Verordnungen, Fortführung des Ökodesign-Kalenders und einer Übersicht zu den Einsparpotentialen, 5) Kurzexpertisen zu noch zu spezifizierenden Themen, welche in anschließenden Fachgesprächen mit der Fachöffentlichkeit diskutiert werden.

Modellkopplung zur integrierten Optimierung langfristiger Transformationspfade, Integrierte Betrachtung des deutschen Gastransportnetzes unter Berücksichtigung eines gekoppelten Energiesystemmodells zur Bewertung von Transformationsstrategien zur zunehmenden Einbindung von Wasserstoff

Mitigation of CO2 emissions from the building: Beyond the EU Directive on the Energy Performance of Buildings

Ecofys conducted a study on the impact of the European Directive on Energy Performance of Buildings. The study was carried out for EURIMA (the European Insulation Manufacturers Association) and EuroACE (the European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Buildings). The findings are presented in this report.

Wirtschaftliche Vorteile der EU Ecodesign-Richtlinie

Die EU Ecodesign-Richtlinie hat das Ziel, die Umweltauswirkungen mit dem Schwerpunkt Energieverbrauch von in der EU verkauften Produkten zu reduzieren. Für die niederländische Umweltorganisation Natuur en Milieu hat Ecofys das mit der Richtlinie verbundene Umweltschutz- und Wirtschaftspotenzial ermittelt. Die Umsetzung der EU Ecodesign-Richtlinie würde jährliche Einsparungen von bis zu 600 TWh Strom und 600 TWh Wärme im Jahr 2020 einbringen. Zusätzlich zu dem Nutzen für die Umwelt zeigt die Studie wichtige wirtschaftliche Vorteile auf wie: - Nettoeinsparungen für europäische Verbraucher und Unternehmen von 90 Mrd. Euro pro Jahr (1 Prozent des europäischen BIP) im Jahr 2020 - Durch Reinvestition dieser Einsparungen in andere Wirtschaftssektoren könnten eine Million Arbeitsplätze geschaffen werden - Die Abhängigkeit von Energieimporten könnte für Erdgas um 23 Prozent bzw. für Kohle um 37 Prozent verringert werden. Dieses hätte zur Folge, dass die EU Erdgasimporte aus Russland um die Hälfte kürzen und auf die Einfuhr von Kohle aus Russland ganz verzichtet werden könnte.

Erstmalige Demonstration einer Mikro- und Nanofiltrationsanlage zur Aufbereitung und Nutzung von Brauch- und Regenwasser in einer Wäscherei mit wissenschaftlicher Begleitung

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die ITEX Gaebler-Industrie-Textilflege GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen, das sich auf Berufskleidungs- und Textilleasing spezialisiert hat. Vor Projektbeginn fand keine Wasserbehandlung statt. Die Abwasserteilströme wurden gesammelt, zum Hauptkontrollschacht gepumpt und flossen von dort im Überlauf in den Kanal, wobei keine Angaben über die Wassermengen existierten. Ziel des Projektes lag darin, die bestehenden Verbräuche an Wasser, Waschmittel und Energie im Unternehmen mit Hilfe einer optimalen Nutzung der anfallenden Regenwassermengen und der Wiederaufbereitung des Brauchwassers mit Hilfe von Mikro - und Nanofiltration zu minimieren. Der jährliche Verbrauch von ca. 37.000 m3 Frischwasser sollte dabei um ca. 80 % verringert werden. Zusätzlich sollten ca. 15 % der verwendeten Waschmittel eingespart werden. Fazit: Die Vorreinigung von Schmutzwässern vor dem Passieren von Membrantrennanlagen wird von vielen Anlagenherstellern bei Angebotserstellung vernachlässigt; Nachrüstungen wie im vorliegenden Fall sind die mit zusätzlichem Zeit- und Kostenaufwand verbundenen Folgen. Ebenso wird von Anlagenherstellern häufig der Vorversuchsphase zu wenig Bedeutung zugemessen; es sollte bei neuen Anlagenkonzepten darauf geachtet werden, dass ausführliche Versuche an Versuchsanlagen mit Prozesswässern über mehrere Wochen im Betrieb durchgeführt werden. Nur dann kann die Eignung der einzusetzenden Module in Bezug auf die Prozesswasserinhaltsstoffe sicher festgestellt werden. Die Einsparpotentiale im Bereich des Wasserverbrauchs und der Wärmeenergie müssen vor dem Hintergrund der hohen Betriebskosten einer solchen Anlage (Stromverbrauch, Wartung und Reparatur) kritisch betrachtet werden. Für die weitere Optimierung der Anlage wurde in 2004 ein Klärdekanter in den Prozesskreislauf integriert. Zudem wurde die Nanofiltration in eine Umkehrosmose umgewandelt und damit die Reinigungsleistung des Systems stabilisiert.

Klimaschutz

Mit dem Projekt 'Klimaschutz' wird die Arbeit von Prof. Dr. Peter Hennicke als Sachverstaendigen in der Enquete-Kommission 'Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere' wissenschaftlich unterstuetzt. Die Unterstuetzung erfolgt prinzipiell auf den zwei Gebieten 'Energie' (Kohlendioxid) und 'Chemie' (v.a. Ozonabbau/FCKW), jeweils durch Beratung, Teilnahme und Vorbereitung von Anhoerungen und durch Erstellung von Positionspapieren bzw. Klein-Gutachten. Diese werden erst im Laufe des Projektes genauer bestimmt.

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