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Optimierung der Erzeugung und des Einsatzes von Vakuum bei der Papiererzeugung

Das Projekt "Optimierung der Erzeugung und des Einsatzes von Vakuum bei der Papiererzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Holz- und Papiertechnik, Lehrstuhl für Papiertechnik durchgeführt. Von den ca. 2,7 kWh Energie, die für die Erzeugung von 1 kg Papier benötigt werden, ent-fällt etwa 1/3 auf elektrische Energie. Sie wird vor allem für die Antriebe sowie zu einem nicht unerheblichen Teil für die verschiedenen Vakuumsysteme benötigt. Im Bereich der Feinpapiererzeugung liegt dieser Anteil bei etwa 13 Prozent des elektrischen Energiebedarfs. Die Erfahrungen der Anlagenbetreiber und der Maschinenhersteller zeigen, dass die Vakuumanlagen häufig nicht optimal betrieben werden. Von den Versuchsergebnissen wird insbesondere erwartet: die Identifikation der Optimierungsmöglichkeiten, die Erarbeitung entsprechender Optimierungsstrategien (hierzu könnte z.B. die entsprechende Mitarbeiterschulung gehören) sowie die Erarbeitung von Vorschlägen zum Ersatz von Vakuumanwendungen durch weniger energieintensive Verfahren (z.B. bei der Filzreinigung/-konditionierung).

Teilvorhaben O

Das Projekt "Teilvorhaben O" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von let's dev GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Rahmen des Querschnittthemas (QT) sollen Automatisierungslösungen für die verschiedenen Teilprobleme bei der Herstellung und Montage von Stacks und Elektrolyseuren entwickelt werden. Um eine effiziente und flexible Anwendbarkeit zu ermöglichen und die einfache Skalierbarkeit zu garantieren, soll ein modulares Automatisierungssystem entwickelt werden. Für die schnellere Skalierung der automatisierten Produktion von Elektrolyseuren und Stacks soll der manuelle Aufwand für das Engineering der Produktionsanlagen reduziert werden. Dafür werden im Projekt der digitale Produktzwilling (DPZ) und der digitale Anlagenzwilling (DAZ) aufgebaut. Gleichzeitig dienen der DPZ und DAZ im Betrieb zur Optimierung und Qualitätssicherung. Für die automatische Erstellung einer Produktionsanlage aus den zuvor erstellten Produktionsmodulen sollen über einen Assistenten die konkreten Spezifikationen des zu produzierenden Elektrolyseurs oder Stacks aufgenommen werden. Aus diesen Spezifikationen wird ein digitaler Produktzwilling abgeleitet. Über das Modularisierungskonzept wird aus dem Produktzwilling ein digitaler Anlagenzwilling inkl. aller notwendigen Steuerungsprogramme abgeleitet und automatisiert zu einer virtuellen Inbetriebnahme überführt. Nach der entsprechenden Inbetriebnahme wird der digitale Anlagenzwilling parallel betrieben, um Optimierungen oder Anpassungen der Produktionsanlage im Betrieb durchzuführen. Der digitale Produktzwilling wird für jedes reale Produkt instanziiert und mit Daten aus dem digitalen Anlagenzwilling und der realen Anlage erweitert, um u.a. eine Qualitätssicherung zu ermöglichen und nachzuweisen. Die digitalen Zwillinge werden in Kooperation mit anderen QT, TP und NG so ausgelegt, dass sie über den gesamten Lebenszyklus (Planung, Produktion, Betrieb, Recycling) genutzt werden können.

Untersuchung für ein Modellgebiet mit Saprobiedefiziten in der Oberrheinebene

Das Projekt "Untersuchung für ein Modellgebiet mit Saprobiedefiziten in der Oberrheinebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Im Rahmen der Umsetzung der Wasserrahmenrichtline (WRRL) haben sich bereits im Bewirtschaftungsplan 2009 Saprobiedefzite in einer Reihe von Wasserkörpern in der Oberrheinebene gezeigt. Trotz umgesetzter Maßnahmen wie der Betriebsstabilisierung und - optimierung bei Kläranlagen und z.T. auch bei der Mischwasserbehandlung konnten die Defizite nicht behoben werden. Das Projekt zielt daher auf ein umfassendes Monitoring in den relevanten Wasserkörpern im Oberrheingraben. Hier stehen die Auswirkungen der Mischwasserentlastungen, von Sedimentqualität, diffusen Einträgen und weiteren aquatischen Güteparametern im Vordergrund. Die gesamtheitliche Auswertung der erhobenen Daten soll Aufschlussüber die Faktoren, welche zu dem Verfehlen der UQN der WRRL führen, geben.

Praxistest der Auswirkungen von Einzelraumregelung für Heizung, Lüftung und Beleuchtung auf Energieeinsparung bzw. Senkung der Betriebskosten

Das Projekt "Praxistest der Auswirkungen von Einzelraumregelung für Heizung, Lüftung und Beleuchtung auf Energieeinsparung bzw. Senkung der Betriebskosten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ITG Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden Forschung und Anwendung GmbH durchgeführt. Das Forschungsvorhaben untersucht die Praxistauglichkeit von Einzelraumregelsystemen für die Heizung, Lüftung und Beleuchtung bei ausgewählten Bundesbaumaßnahmen. Dabei sind Fragen hinsichtlich der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Nutzerzufriedenheit zu beantworten. Im Ergebnis sind Empfehlungen für den praktischen Einsatz der Einzelraumregelung zu erwarten. Das Zusammenwirken zunehmend innovativer und komplexer Anlagen zur Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung insbesondere von Nichtwohngebäuden unter Berücksichtigung eines von Betreibern und Nutzern gleichermaßen formulierten und ständig steigenden Anspruchs an den energieeffizienten Betrieb der Anlagen und des Gebäudes ist ohne den Einsatz von Raum- und Gebäudeautomationssystemen immer schwieriger zu leisten. Ein übergeordnetes Energie- und Lastmanagement zur Betriebsoptimierung unter den jeweils gegebenen spezifischen Nutzungsbedingungen erfordert darüber hinaus den Einsatz eines Energiemanagementsystems. Die Hersteller und Anbieter entsprechender Systeme propagieren signifikante Energieeinsparungen, die sich aber erfahrungsgemäß nicht in jedem Fall realisieren lassen. Darüber hinaus sind höhere Investitionskosten und ein Mehraufwand bei Inbetriebnahme und Unterhaltung zu berücksichtigen. Insgesamt gesehen bestehen uneinheitliche und bisweilen widersprüchliche Aussagen zum Energieeinsparpotenzial von Einzelraumregelsystemen. Aus Sicht des Investors ist dies ein höchst unbefriedigendes Ergebnis, müssen doch die zum Teil erheblich höheren Investitionskosten vorrangig (d. h. ungeachtet des Komfortgewinns) durch die energetischen Einsparungen gegenfinanziert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher eine weitestgehend produkt- und technikneutrale Bewertung von Einzelraumregelsystemen in ausgewählten Bundesbauten erfolgen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, - am Beispiel von typischen Anwendungen in Verwaltungsgebäuden praktische Erfahrungen aus dem Betrieb zu erheben, - den mit dem jeweiligen System erzielten Energieverbrauch im Hinblick auf mögliche weitere Einsparungen hin zu untersuchen, - Daten zur Betreiber- und Nutzerzufriedenheit zu erheben und zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Praxistauglichkeit mit modernen innovativen Lösungen zu vergleichen, - eine Empfehlung für den Einsatz von Systemen der Raumautomation in Verwaltungsgebäuden zu erarbeiten, - Erkenntnisse über diese Systeme aus der Praxis zu erhalten.

Teilvorhaben: Implementierung und Test der Betriebsstrategien unter realen Bedingungen

Das Projekt "Teilvorhaben: Implementierung und Test der Betriebsstrategien unter realen Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke Neuburg a. d. Donau durchgeführt. Das Gesamtvorhabenziel ist es, im Zuge der notwendigen Transformation der Fernwärmeversorgung die Möglichkeiten der Betriebsoptimierung von Wärmenetzen als Teil eines hybriden Energiesystems aufzuzeigen und zu demonstrieren. Das Teilvorhabenziel der Stadtwerke Neuburg ist die Konzeptionierung, die Umsetzung und das Monitoring eines nachhaltigen hybriden Energieversorgungsystems für ein ausgewähltes Gebiet in Neuburg an der Donau. Im Zuge der Konzeptionierung erfolgt die Integration der bestehenden Infrastruktur sowie der vorhandenen Erzeugungseinrichtungen. Im Zentrum der Arbeiten stehen die Nutzung industrieller Abwärme und erneuerbarer Energien im Wärmemarkt einerseits sowie die Einbindung regenerativ-basierter und hocheffizienter Stromerzeugung zur Bereitstellung der elektrischen Energie andererseits. Um eine effiziente und größtmögliche Einbindung der fluktuierenden Energiearten zu gewährleisten erfolgt die intelligente Nutzung von Lastverschiebungspotentialen zwischen den Sektoren. Eine intelligente Steuerung der Lastverschiebung führt zu einer Reduzierung der zukünftigen Investitionen in die Energieinfrastruktur. Auf diese Weise werden bestmögliche Bedingungen für eine ökologische und günstige Bereitstellung der Energie für Bürger und Industrie geschaffen.

Energetische Nutzung biogener Reststoffe mit AER-Technologie

Das Projekt "Energetische Nutzung biogener Reststoffe mit AER-Technologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TBM Technologieplattform Bioenergie und Methan GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Vorhabens der TBM Technologieplattform Bioenergie und Methan GmbH & Co. KG ist es, die wirtschaftliche und nachhaltige Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme aus Biomasse mit Hilfe der neu entwickelten AER (Absorption Enhanced Reforming)-Vergasungstechnologie in einer Anlagengröße von 10 MW Brennstoffwärmeleistung zu demonstrieren. Das neue Verfahren wurde vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt. Im Vergleich zu bereits existierenden Biomasseanlagen kommen ein neuartiges Bettmaterial und eine veränderte Betriebsweise zur Anwendung, bei der ein wasserstoffreiches Gas erzeugt wird. Das als Bettmaterial eingesetzte Kalziumoxid bewirkt, dass das entstehende Produktgas weniger unerwünschtes CO2 und Teer enthält. Geringere Vergasungstemperaturen erlauben außerdem den Einsatz von holzartigen Biomassereststoffen aus der Landschaftspflege. Dies trägt den hohen Anforderungen an den Standort in der Nähe des Biosphärenreservats Schwäbische Alb Rechnung. Das Produktgas soll in einem Gasmotor in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Prozessabwärme soll zum einen in einem ORC-Prozess zur zusätzlichen Erzeugung elektrischer Energie dienen und zum anderen als Fernwärme abgegeben werden. Bei optimalem Betrieb und gleichzeitiger Wärmenutzung können insgesamt rund 26.000 Tonnen CO2 pro Jahr und Anlage eingespart werden.

Teilvorhaben: 'Entwicklung und Test einer Groß- und Hochtemperaturwärmepumpe für die Einbindung in das Berliner Fernwärmenetz'

Das Projekt "Teilvorhaben: 'Entwicklung und Test einer Groß- und Hochtemperaturwärmepumpe für die Einbindung in das Berliner Fernwärmenetz'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. In dem Projekt Qwark3 (Quartiers-Wärme-Kraft-Kälte-Kopplung) werden Vattenfall und Siemens die Wärmebereitstellung für Fernwärmenetze auf Basis von Abwärme und Strom aus Erneuerbaren Energien mittels einer neuartigen Groß- und Hochtemperaturwärmepumpe erstmals realisieren, demonstrieren und erproben. Demonstration und Erprobung erfolgen in einem praxisrelevanten großtechnischen Maßstab und sollen belastbare Aussagen zu dem technisch-wirtschaftlichen Potential von Groß- und Hochtemperaturwärmepumpen im Kontext der Wärmewende erlauben. Die Hochtemperaturwärmepumpe soll in dem Projekt einerseits den Rückkühlkreislauf der Vattenfall-Kältezentrale am Potsdamer Platz in Berlin entlasten und anderseits das Temperaturniveau der Abwärme bedarfsgerecht auf Temperaturen zwischen 85 Grad Celsius und circa 120 Grad Celsius anheben und so im Fernwärmenetz Berlins nutzbar machen. Im Rahmen des von Siemens durchzuführenden Teilvorhabens wird die Maßstabsübertragung vom Labor- auf den großtechnischen Maßstab erarbeitet und nach Bau und Inbetriebnahme der Anlage Daten in einer Betriebsversuchs- und Monitoringphase erheben und auswerten, sowie einen Digitalen Zwilling zur Betriebsoptimierung entwickeln.

Betriebsstabile Deammonifikation mit Swinging Redox

Das Projekt "Betriebsstabile Deammonifikation mit Swinging Redox" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Wasser und Umwelt, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Seit dem Jahr 2009 werden an der Technischen Universität München, vom Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Untersuchungen zur Deammonifikation im SBR durchgeführt, bei der mittels Intervallsteuerung und spezieller Regelstrategie das gleichmäßige Schwingen des Redoxpotentials (ORP) im Fokus steht. Postuliert wird bei dieser Methode die Unterstützung eines enzymgebundenen Ladungsaustauschs zur Regeneration der Biozönose im wechselnden Milieu von Oxidation und Reduktion. Die ORP-Amplituden zeigen während der aeroben und anoxischen Phasen typische Signale, die mit den Stickstoff-Konzentrationen korrelieren. Als Resümee ist herauszustellen, dass der Prozess mit Kläranlagen-Belebtschlamm und deammonifizierendem Schlamm aus vorangegangenen Untersuchungen angefahren werden kann. Gesamtstickstoff-Abbaugrade von 90 % werden bei einer Betriebs-Temperatur von 30 °C und Belastung von mehr als 380 gN/(m3 d) erreicht. Nach zwei Jahren Betriebserfahrung mit der Behandlung von KA-Zentraten aus Garching und Ingolstadt in mehreren 150 l SBR-Technikumsanlagen wurde von 2010 bis 2012 im Klärwerk Landsberg an einer Pilotanlage mit 20 m3 SBR eine automatische Steuerung entwickelt, die eine betriebsstabile Prozessführung ermöglicht. Seitdem sind im Rahmen von Master- und Studienarbeiten die optimalen Betriebsbereiche zur Deammonifikation im Technikum präzisiert worden. Um Substrat-Hemmung sowie Nitrat-Akkumulation zu vermeiden, ist bei der Prozessregelung strickt auf Konzentrationsgradienten und ORP-Amplituden-Grenzwerte zu achten. Für die Einfahrphase hat sich die Zugabe von einem Viertel Kläranlagen-Zulauf zum Zentrat bewährt, um besonders im Teillastbereich ein ausreichendes Reduktionspotential vorzugeben. Weitere Additive sind im Regelbetrieb nicht erforderlich. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass bei Voll-Last, das heißt bei einer Abbauleistung von mehr als 360 gN/(m3 d) und Zulaufkonzentrationen von 1.400 mg/l NH4-N, auch die Nitrat-Konzentration im Ablauf auf weniger als 5 % reduziert werden kann. Mit der Online-Messung von ORP, LF und pH ist der Prozess stabil zu führen. Ammonium, Nitrat und TS werden zwei bis dreimal pro Woche gemessen.

Teilvorhaben: Messtechnische Analysen und Begleitung der FuE-Betriebsoptimierung

Das Projekt "Teilvorhaben: Messtechnische Analysen und Begleitung der FuE-Betriebsoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Großwärmepumpen (GWP) in Fernwärmenetzen haben das Potenzial, treibhausgasfreie Wärme in Ballungsräumen kostengünstig bereitzustellen. Das geplante Verbundvorhaben soll die wissenschaftlichen Grundlagen legen, um dieses Potenzial für das deutsche Energiesystem ausschöpfen zu können. 2020 sind in Deutschland noch keine GWP in Betrieb. Zentrales Ziel der Forschungsarbeiten ist daher die Beantwortung technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Fragestellungen hinsichtlich der Integration von GWP in deutsche Fernwärmenetze. Es ist dabei geplant unter anderem Teillastverhalten, Regelung, Einsatzdauern sowie Wege zur Treibhausgasneutralität im realen Betrieb zu untersuchen. Als Voraussetzung für eine breite Marktdurchdringung durch GWP soll ein Ausblick zu einer möglichen Anpassung des geltenden Rechtsrahmens die vorhergehenden Untersuchungen ergänzen. Um die Projektziele zu erreichen, werden an fünf bestehenden Fernwärmeerzeugungsstandorten GWP mit einer thermischen Leistung zwischen 1,12 bis 22 MW installiert. In einem dreijährigen Forschungs- und Entwicklungsbetrieb sollen im nächsten Schritt zeitlich hoch aufgelöste Realdaten erfasst werden. Diese werden mit Hilfe von Energiesystemmodellen und -analysen wissenschaftlich ausgewertet. Eine abschließende Übertragung der Ergebnisse auf Deutschland soll zeigen, wie GWP in Fernwärmenetzen am besten zur Sektorkopplung und Treibhausgasreduktion beitragen können. Das Verbundvorhaben soll die Fernwärmebranche und den Gesetzgeber darin unterstützen, das Potenzial von GWP für systemdienliche, treibhausgasfreie Fernwärme in Deutschland auszuschöpfen. Das Fraunhofer ISE begleitet den FuE Betrieb der GWP mittels einer zu spezifizierenden Bewertungsmethodik und den darauf abgestimmten messtechnischen Analysen.

Teilvorhaben: Betriebsoptimierung am Terminal, Entwicklungsperspektiven im modularen Ansatz und Strategien zur Übertragung der Ergebnisse

Das Projekt "Teilvorhaben: Betriebsoptimierung am Terminal, Entwicklungsperspektiven im modularen Ansatz und Strategien zur Übertragung der Ergebnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Binnenhäfen sind Drehscheiben für die regionale Wirtschaft. Neben Logistik- und Industrieunternehmen finden sich dort auch GHD-Unternehmen und die meisten der mehr als 170 Binnenhäfen mit Warenumschlag in Deutschland liegen stadtnah oder sind, wie der hier betrachtete Duisburger Hafen, in den urbanen Raum integriert. Derart gemischten Quartieren kommt eine besondere Rolle zu: Ihre vielfältigen Strukturen unterschiedlicher Verbraucher bieten ein hohes Potenzial für die Entwicklung zukunftsorientierter sektoren- und quartiersübergreifender Konzepte zur Energieversorgung. Gleichzeitig muss der bisher zumeist produkt- und logistikgetriebene Strukturwandel mit der Energiewende neu gedacht werden. In Duisburg ist zudem die komplexe Struktur des Hafens eine Herausforderung für die Realisierung gesamtsystemischer Konzepte. Mit dem Umsetzungsprojekt enerPort-II soll daher eine Keimzelle für einen kontinuierlich voranschreitenden ganzheitlichen Transformationsprozess am Hafen geschaffen werden. Dafür wird an dem neu geplanten Terminal DGT ein nachhaltiges Energiesystem mit einem smarten Microgrid als lokalem Marktplatz installiert. Es koppelt erneuerbare Energien, Energiespeicher und Verbraucher und optimiert deren Zusammenspiel. Ausgehend von diesem Terminal sollen zukünftig auch angrenzende Quartiere versorgt sowie weitere Satellitenprojekte eingebunden werden können und das Prinzip soll auf weitere Hafenstandorte übertragen werden.

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