Das Projekt "Teilantrag ZSW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Ziel des geplanten Verbundvorhabens ist es, unter optimierter energetischer und stofflicher Ausnutzung gasförmige Brennstoffe wie synthetisches Erdgas (SNG) oder Wasserstoff aus Biomasse zu erzeugen. Um hohe energetische und stoffliche Gesamtnutzungsgrade zu erreichen, wird ein 'Poly-Generation' Konzept mit den Hauptprodukten SNG und H2 sowie ökologisch wie ökonomisch attraktiven Nebenprodukten wie Wärme, elektrische Energie, Ersatzbrennstoffe und Dünger verfolgt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die flexible Einsetzbarkeit verschiedener mineralstoffreicher Biomassen, wie z.B. Gärreste aus der Fermentation, mit dem Ziel das verfügbare Potenzial ohne Nutzungskonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu erhöhen. Neben der Zuarbeit im Teilprojekt Systemanalyse nimmt das ZSW drei Hauptaufgaben war: a) Entwicklung einer Methode zur dynamischen Bestimmung des Ascheerweichungsverhaltens von mineralstoffreichen, Brennstoffen in Verbindung mit Wirbelschicht-Bettmaterialien. Hierbei werden die Materialproben aufgeheizt und dabei mit einem Rheometer die dynamische Viskosität bestimmt. b) Simulation und Beurteilung verschiedener Gasaufbereitungs-Varianten. Mit der Prozesssimulations-Software IPSEpro werden Module für Einzelschritte erstellt, validiert um damit Gasaufbereitungsketten zu optimieren. c) Innovatives Konzept zur Teerreinigung von biomassestämmigen Vergasungsgasen. Im Vordergrund steht hier die prozessintegrierte Teerminderung unter Verwendung des im Prozess zirkulierten Ca-basierten Wirbelschicht-Bettmaterials. Je nach Anwendung ist eine zusätzliche Feinreinigung mittels Edelmetallkatalysator oder Teer-Wäsche angedacht.
Das Projekt "roadmap / KWK.NRW - Einsatz von KWK-Technologien in NRW - Detailfragestellungen und Forschungsagenda" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. durchgeführt. Das Projekt roadmap / KWK.NRW ist in zwei arbeitsspezifische Themenfelder untergliedert: Das erste Themenfeld ist wiederum in zwei Teilbereiche untergliedert und betrachtet die Bereiche der Erzeugung und der Bedarfe. Der erste Teilbereich ist auf die leistungsklassenübergreifende, gekoppelte Bereitstellung von thermischer und elektrischer Energie fokussiert. Es werden unterschiedlichste KWK-Technologien sowie perspektivische Zusatz- sowie Peripher-Technologien aus technischer und ökonomischer Sicht betrachtet. Im zweiten Teilbereich stehen die Bedarfsstrukturen im Vordergrund. Hier werden - aufbauend auf vorangegangen Studien - Abnahmeprofile für unterschiedliche Teilsektoren erarbeitet. Das zweite Themenfeld befasst sich mit der Bewertung und Optimierung von KWK sowie perspektivischen und peripheren Anlagensystemen. Zu Beginn wird die Förderlandschaft dargestellt, die direkten Einfluss auf die nachfolgend ermittelten potenziellen Betriebsstrategien von Systemen und Systemkombinationen nehmen. Aufbauend auf den identifizierten Betriebsweisen werden modellhafte Untersuchungen unter anderem zur Optimierung der Jahresnutzungsgrade und der Wirtschaftlichkeit durchgeführt. Nachgelagert werden Auslegungsoptima für den Einsatz von KWK-Systemen in Kombination mit thermischen und elektrischen Speichern ermittelt. Eine Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse und eine Reflektion dieser auf den Standort NRW liefern die Bausteine für die landesspezifische Forschungsagenda.
Das Projekt "Energetisch und wirtschaftlich optimierte Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Zur Erreichung der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung ist die Kraft-Wärme-Kopplung ein wesentlicher Baustein. Für die Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks (BHKW) ist die Zahl der Jahresvolllaststunden ein entscheidender Faktor. Durch die Kopplung mit einer Absorptionskältemaschine (AKM) kann die erzeugte Wärme in der Übergangszeit und im Sommer zum Antrieb der AKM und damit zur Kältebereitstellung genutzt werden. Dies erhöht die Jahresvolllast-stunden und damit die Wirtschaftlichkeit des BHKW und ermöglicht im Vergleich zur konventionellen Technik eine ökonomisch, energetisch und ökologisch vorteilhafte Kältebereitstellung. Am ZAE Bayern wurde ein innovatives Kopplungskonzept einer mehrstufigen AKM entwickelt und patentiert. Diese sogenannte zwei-/einstufigen AKM mit externer Kopplung weißt, im Vergleich zu konventionellen ein-stufigen AKM, eine hohe energetische Effizienz und ein gutes Teillastverhalten auf. Im Rahmen dieses Projektes soll zur Optimierung und Demonstration dieses Anlagentyps eine Pilotanlage in Betrieb genommen werden. Ziel ist der Nachweis der Funktionstüchtigkeit und Vorteilhaftigkeit dieses Konzeptes, die Optimierung der AKM, der regelungstechnischen Integration in das Energiesystem und des Zusammenspiels aller Komponenten des Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystems (KWKK). Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass das Konzept einer zwei-/einstufigen AKM mit externer Kopplung in einer realen Industrieanwendung zum Einsatz kommen kann. Der Effizienzgewinn im Vergleich zum Stand der Technik konnte nachgewiesen werden. Der starke Anstieg des COP im Teillastfall konnte im regulären Anlagenbetrieb nachgewiesen werden. Mit einem maximalen effektiven COP von ca. 2,0 liegt der erreichte Wert allerdings am unteren Ende des Erwartungsbereichs. Bei zukünftigen Auslegungen für weitere Installationen muss der Sicherstellung der Rauchgasauskühlung verstärkt Aufmerksamkeit gewidmet werden.
Das Projekt "FEN Teilprojekt 4: Bedarfsgerechte Bereitstellung thermischer Energie mit KWK- und KWKK-Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, Fakultät II Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des 'Forschungsverbund Energie Niedersachsen' ist die landesweite Bündelung der Fachkompetenzen an unterschiedlichen Standorten, um interdisziplinär Fragen der dezentralen Energiesysteme zu bearbeiten. Die momentan steigende Zahl dezentraler Erzeugungsanlagen (z.B. Windenergie-, Photovoltaik- und Biomasseanlagen sowie Mini-Blockheizkraftwerke) verändert die Struktur der Energieversorgung nachhaltig. Im Rahmen des FEN werden die resultierenden Veränderungen und Potentiale wissenschaftlich untersucht. Die im FEN entwickelte netzorientierte Betriebsweise der Kraft-Wärme-Kopplung- (KWK-) Anlage setzt eine Entkopplung der Netzeinspeisung von der Wärmenutzung voraus. Daher werden im Vergleich zur wärmegeführten Betriebsweise höhere Ansprüche an die Auswahl und Dimensionierung der einzusetzenden Komponenten gestellt. Die als Koppelprodukt aus der KWK-Anlage stets anfallende Wärme ist durch Einsatz geeigneter Wärmepufferung / Wärmesenke effizient zu nutzen, damit die Lieferzeit der elektrischen Energie verlängert werden kann. Innerhalb des Verbundes beschäftigt sich das Teilprojekt 4 (TP 4) mit der bedarfsgerechten Bereitstellung thermischer Energie mit KWK- und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung-(KWKK-) Anlagen. Darunter ist die Erhöhung der Effizienz dezentraler Energieerzeuger (KWK-Systeme) durch ein intelligentes Wärme- und Speichermanagement in der Liegenschaft zu verstehen. Untersucht wird: -Zusammenhang zwischen KWK-Leistungsanteil und der Deckungsgrad des Wärmebedarfs durch KWK-Anlagen großer Leistung. -Einfluss des Einsatzes von thermischen Speichern für Wärme und Kälte in Verbindung mit KWK- bzw. KWKK-Anlagen. -Technische und wirtschaftliche Voraussetzungen für den Einsatz von Nahwärme- und Nahkältenetze. Zur Untersuchung der KWKK wurde ein Versuchsstand mit einer Absorptionskältemaschine (AKM, Wasser/LiBr als Arbeitsstoffpaar) an der FH Hannover zur Systemanalyse und Bewertung des Zugewinns am Jahresnutzungsgrad konzipiert und aufgebaut. Aus den ersten Erfahrungen mit der AKM wird versucht, die netzorientierte Betriebsweise mit den Versuchsanlagen umzusetzen, um das Potential zum Ausgleich von Lastspitzen mit KWKK zu bewerten.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Der Einfluß von Kristalldefekten und Zellstrukturen auf die Dunkel-Kennlinien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik durchgeführt. Das Hauptthema dieses Teilprojekts ist eine Vertiefung des Verständnisses des Einflusses der lokalen Strom-Spannungs-Dunkelkennlinie auf die globale Hellkennlinie und damit auf den Wirkungsgrad der Zelle. Bei den bisherigen lokalen Untersuchungen der Dunkelkennlinie standen Inhomogenitäten des Raumladungs-Rekombinationsstromes im Vordergrund, der durch die Größe J02 charakterisiert ist. Es hatte sich dabei herausgestellt, dass rekombinationsaktive Korngrenzen diesen Stromanteil nur unwesentlich erhöhen, wohl aber den sogenannten Diffusionsstrom, der durch J01 charakterisiert ist. Im jetzigen Projekt soll der Schwerpunkt deshalb auf den Diffusionsstrom gelegt werden, der vor allem die Leerlaufspannung der Zellen beeinflußt. Es geht also vor allem um die Beantwortung der Frage: In welchem Maße erhöht z.B. eine Korngrenze mit einer bestimmten Rekombinationsstärke den Diffusionsstrom? Dieses Projekt teilt sich in zwei Arbeitsschwerpunkte, in (1) die Untersuchung und Charakterisierung von Kristalldefekten mittels TEM und mikroanalytischen Methoden, und (2) die lokale Analyse der Dunkelkennlinie von Solarzellen mittels Lock-in-Thermographie und verwandte Methoden. Während Schwerpunkt (1) bereits an den zu erstellenden Ausgangsmaterialien angewandt wird, kann Schwerpunkt (2) erst dann bearbeitet werden, wenn entsprechende Testzellen vorliegen. Genauere Angaben der Arbeitsplanung finden sich im Arbeitsplan.
Das Projekt "Teilprojekt: TUD - Testszenarien und Versuchsstand Mikro-KWK Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung durchgeführt. Zur energetischen Versorgung von Gebäuden werden zunehmend Wärmepumpensysteme und Systeme auf Basis der KWK Technologie eingesetzt. Feldtests zeigen jedoch, dass die durch Rechenverfahren prognostizierten Nutzungsgrade nicht erreicht werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, realitätsnahe Testszenarien zu entwickeln, mit denen die genannten Technologien realistisch eingeschätzt werden können. Das Forschungsvorhaben zielt dabei besonders auf das von der Bunderegierung im IEK Programm formulierte Ziel der 'Effizienzsteigerung' innerhalb der energetischen Versorgung von Gebäuden ab. Die Arbeiten sollen als Grundlage für die Entwicklung einer späteren normativen Anwendung gesehen werden. Die Arbeitsplanung (AP) sieht vor, in AP 1 und 2 an der TU Dresden sowie an der RWTH Aachen zwei funktional identische Versuchsstände zur Nutzungsgradbestimmung von Wärmepumpen und KWK-Systemen aufzubauen. Die Versuchsstände werden dabei so konstruiert, dass sie mit einem numerischen Simulationsprogramm gekoppelt werden können. In einem zweiten Schritt (AP2) erfolgt die Inbetriebnahme, die gleichfalls eine Ringmessung zwischen den beiden Institutionen beinhaltet, um sicherzustellen, dass die Einrichtungen unabhängig von der Versuchseinrichtung vergleichbare Ergebnisse erzielen. Im dritten Schritt (AP3) werden Testszenarien und Gebäudemodelle / Nutzerprofile entwickelt, wobei die Gebäudegröße, das Nutzerverhalten sowie die wärmetechnische Ausstattung der Liegenschaften mit betrachtet werden und mit dem Prüfverfahren des IGE Stuttgart abgestimmt. AP4 Umfasst die messtechnische Analyse, AP5 die Entwicklung eines energetischen Berechnungsverfahrens zur Bewertung von Wärmepumpen und Mikro-KWK Systemen. Am Beispiel ausgewählter Geräte sollen das Konzept der umgesetzten Emulation und die Vorteile der Vorgehensweise bei der Nutzungsgradbestimmung aufgezeigt werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten der TU Dresden liegt in der Untersuchung und Bewertung von Mikro-KWK Systemen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Engine Boundaries and Benchmark 'EBB'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG, Konzernforschung durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes LeiMot' ist die Entwicklung eines neuartigen Verbrennungsmotors mit einem um 30-40% reduzierten Motorgewicht bei gleichzeitig verbessertem Betriebswirkungsgrad, Betriebsverhalten, Thermomanagement und reduzierter Geräuschentwicklung. LeiMot will den Verbrennungsmotor auf zukünftige (additive) Herstellungsverfahren ausrichten um neue Potentiale zu nutzen. Aus diesem Grund ist der Ansatz des Vorhabens frei von Herstellungsrestriktionen wie Gusskernen, Entformungen, usw., die einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung von z.B. Kurbelgehäuse und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren haben. Als Fertigungsverfahren wird das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) für metallische Motorkomponenten, neben hochbelastbaren Kunststoffkomponenten aus Faserverbundwerkstoff (FVW) eingesetzt. Ziel ist es, durch den intelligenten Einsatz von neuer Gestaltung und Auslegung den Verbrennungsmotor für zukünftige Entwicklungen auf ein neues Ausgangsniveau zu heben.
Das Projekt "B2G - Innovative Erzeugung von gasförmigen Brennstoffen aus Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik durchgeführt. Ziel des geplanten Verbundvorhabens ist es, unter optimierter energetischen und stofflichen Ausnutzung gasförmige Brennstoffe wie SNG oder H2 aus Biomasse zu erzeugen. Als Konversionsverfahren werden sowohl die fermentative Umwandlung zu Biogas als auch die thermochemische Umwandlung durch Vergasung betrachtet. Um hohe energetische und stoffl. Gesamtnutzungsgrade der eingesetzten Biomasse zu erreichen, wird ein 'Poly-Generation' Konzept mit den Hauptprodukten SNG und H2 sowie ökologisch wie ökonomisch attraktiven Nebenprodukten wie Wärme, Strom, Ersatzbrennstoffe und Dünger verfolgt. Im Rahmen von den Teilprojekten II, III und IV untersucht die Universität Stuttgart die energetischen Nutzung von aufbereiteten Gärresten zur Wärme- und Stromerzeugung (Verbrennung) sowie zur Bereitstellung eines Synthesegases (AER-Vergasung) zur anschließenden Erzeugung von SNG oder H2. In TP II werden die Gärreststoffe anhand ihrer Zusammensetzung auf ihre Eignung als Eingangstoff für die Verbrennung bzw. Vergasung vorab bewertet. In Teilprojekt III werden Verbrennungsversuche in einer Labor-Wirbelschicht durchgeführt, um geeignete Prozessbedingungen für einen optimalen Verbrennungsprozess zu bestimmen. Weiterhin werden Simulationen durchgeführt, um vorab den Einfluss der Prozessbedingungen auf die Verbrennungsprodukte zu bewerten. In TP IV werden AER-Vergasungsversuche an der Labor-Wirbelschicht durchgeführt. Dabei sollen einerseits geeignete Prozessbedingungen identifiziert werden, mit denen eine optimale Produktgaszusammensetzung für eine anschließende H2- bzw. Sang-Erzeugung erreicht werden und andererseits Störkomponenten im Produktgas minimiert werden. Dazu werden auch Grundlagenuntersuchungen der Teerentstehung durchgeführt.
Das Projekt "Einsatz von granulierter Aktivkohle auf dem Klärwerk 'Obere Lutter' zur Reduktion von Mikroschadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abwasserverband Obere-Lutter durchgeführt. Mit der intensiven anthropogenen Nutzung des Wasserdargebots ergeben sich parallel zu den Wasser-kreisläufen ausgeprägte Stoffströme von Mikroverunreinigungen. Diese sog. Spurenstoffe sind aus unter-schiedlichen Gründen (ökotoxische Wirkung, Wasserwerksrelevanz, Trinkwasserrelevanz) Anlass zur Besorg-nis. Daher hat das MKULNV des Landes NRW u. a. dieses gut einjährige Projekt gefördert, um mit der Spurenstoffadsorption an granulierter Aktivkohle im Festbett eine für die Abwassertechnik neue Technolo-gie im groß- und kleintechnischen Maßstab auf dem kommunalen Klärwerk des Abwasserverbandes 'Obere Lutter' zu testen. Diesem fließt ein hoher Anteil stark belasteter Industriewässer sowie ein Krankenhaus-abwasser zu. Es besitzt zudem eine Verfahrensstufe zur Flockungsfiltration, von der einzelne Filterkammern einfach zu Festbettadsorbern umgerüstet werden konnten. Gegenüber anderen Technologien hat dies den Vorteil, dass eliminierte und in der Aktivkohle gespeicherte Spurenstoffe mit dem Ausbau der Aktivkohle aus einem Adsorber ohne die Bildung von Metaboliten aus allen zukünftigen Stoffkreisläufen entfernt werden. Ermöglicht wird dies durch die thermische Nachbehandlung der Aktivkohle (Reaktivierung) inklusive Hochtemperaturbehandlung des dabei anfallenden Gases und dessen Reinigung. Folgende Projektergebnisse wurden erzielt: Mit Filtrationsgeschwindigkeiten zwischen vf = 2 und 10 m/h der Adsorber und einer Betttiefe von 2,5 m wurde eine gute CSB- und TOC-Elimination von anfänglich 80 bis 90 Prozent und im Mittel von etwa 45 Prozent erzielt. Die Adsorberlaufzeit bei vf = 10 m/h betrug 3 Monate; bei vf = 2 m/h werden 14 bis 15 Monate erwartet (Adsorber läuft Ende 2011 noch). Nahezu alle untersuchten Spurenstoffe wurden in den ersten Betriebswochen bis unter die Nachweisgrenze eliminiert; Ausnahmen ware: NTA, EDTA, DTPA, Sulfolan und Gadolinium. Bei vf = 10 m/h wurde je nach Spurenstoff eine mittlere Elimination zwischen 0 Prozent und 95 Prozent erzielt. Gegen Laufzeitende findet aber für viele Spurenstoffe immer noch eine Adsorption statt (Metoprolol, Diclofenac, Naproxen, Benzafibrat, Carbamazepin, Iopamidol, Gadolinium, Benzotriazole, Sulfolan, TMDD) oder die Beladung stagniert auf hohem Niveau (NTA, Ibuprofen, Amidotrizoesäure). Nur bei den größeren Komplexbildnern EDTA und DTPA führt die Stoffkonkurrenz zu Desorptionseffekten, so dass adsorbiertes EDTA wieder vollständig in das Filtrat verdrängt wird. Für die Gruppe der Benzotriazole wurde im Mittel der gesamten Laufzeit mit 95 Prozent Elimination die besten Ergebnisse erzielt. Für TMDD konnte eine maximale Aktivkohlebeladung von über 3 kg TMDD je Tonne Aktivkohle realisiert werden. Mit vf = 2 m/h (Großfilter mit 100 t Aktivkohle) zeigen nur wenige Spurenstoffe nach etwa 8 Monaten Filterlaufzeit eine Tendenz zum Filterdurchbruch. Versuche mit periodischer Betriebsweise (nur an Wochentagen mit industriellen Abwässern) verlängert sich die Standzeit rechnerisch um den Faktor 7/5. In den Versuchen zei
Das Projekt "B2G - Innovative Erzeugung von gasförmigen Brennstoffen aus Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) durchgeführt. Ziel des geplanten Verbundvorhabens ist es, unter optimierter energetischer und stofflicher Ausnutzung gasförmige Brennstoffe wie synthetisches Erdgas (SNG) oder Wasserstoff aus Biomasse zu erzeugen. Als Konversionsverfahren werden sowohl die fermentative Umwandlung zu Biogas als auch die thermochemische Umwandlung durch Vergasung betrachtet. Um hohe energetische und stoffliche Gesamtnutzungsgrade der eingesetzten Biomasse zu erreichen, wird ein 'Poly-Generation' Konzept mit den Hauptprodukten SNG und H2 sowie ökologisch wie ökonomisch attraktiven Nebenprodukten wie Wärme, elektrische Energie, Ersatzbrennstoffe und Dünger verfolgt. Neben der Koordination des Gesamtprojekts und der Bereitstellung von Zwischenergebnisse für die Systemanalyse führt die DVGW-Forschungsstelle folgende Aufgaben durch: In TP I soll ein Gesamtkonzeptes zur Einspeisung von Biogas erstellt werden, das in einem zweistufigen Druckfermentations-Verfahren hergestellt wird. Hierzu gehören die Auswahl von geeigneten Reaktoren, die energetische Verschaltung und eine angepasste Gasaufbereitung. b) In TP IV werden mit Hilfe von thermogravimetrischen Untersuchungen die Reaktivität von aufbereiteten Gärresten und weiteren Ersatzbrennstoffen bestimmt. In TP V werden Simulationsrechnungen zu den in TP I entwickelten Verfahrenskonzepten durchgeführt. In TP VI wird der neuartige Einsatz von Ionischen Fluiden für die Aufbereitung von Synthese- und Biogasen sowie für die Flüssigphasen-Methanisierung untersucht. In TP VII wird ein Verfahren zur katalytischen Teerentfernung aus Syntheserohgasen mit Hilfe von in situ hergestellten Koksen wissenschaftlich untersucht. Die Ergebnisse des geplanten Verbundvorhabens können in verschiedene Leuchtturmprojekte in Baden-Württemberg einfließen. In diesen könnten die neu entwickelten Verfahren im Anschluss an das Verbundvorhaben im technischen Maßstab realisiert und in ihrer technischen Entwicklung vorangebracht werden.
| Origin | Count |
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| Bund | 42 |
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| Förderprogramm | 42 |
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| Boden | 27 |
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