Das Projekt "Optimierung der Stromerzeugung mit ausgekoppelter Wärmeerzeugung aus Geothermieanlagen in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Zur realitätsnahen Betrachtung des Gesamtpotentials der Stromerzeugung mittels Geothermie für Deutschland betrachtet das Projekt ausschließlich die geeigneten obertägigen Kraftwerkstechnologien. Es werden Kenntnisse über verbesserte Anlagenkomponenten und alternative Betriebsmittel gewonnen und quantitative Zahlenangaben zur großtechnischen geothermischen Stromerzeugung mit ausgekoppelter Wärmeerzeugung ermittelt. Anhand einer quantitativen Simulation und Bewertung der Kalina und ORC-Kreisläufe sowie durch Auswertung bereits realisierter Projekte werden Referenzkraftwerke definiert, die für Deutschland besonders geeignet sind. Mittels Sensivitätsanalysen werden die Einflüsse von Änderungen in den Betriebsparametern und den Randbedingungen untersucht. Durch Lokalisierung der Verlustquellen über Tage und deren weitgehende Minimierung werden die untersuchten Kraftwerkprozesse exergetisch optimiert und die gesamten Brutto- und Nettowirkungsgrade maximiert. Gleichfalls werden die Umweltauswirkungen bei Leckagen, Störungen oder Unfällen betrachtet. Damit ergeben sich konkrete Aussagen zum Gesamtpotential unter optimierten Anlagenkonfigurationen und praxisrelevanten Betriebsbedingungen.
Das Projekt "Vergleich der in COORETEC verfolgten Kraftwerksprozesse unter einheitlichen realitätsnahen Randbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Zum Vergleich der in COORETEC betrachteten Kraftwerksprozesse (GuD-, DKW-, Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, IGCC mit CO2-Abtrennung, DKW mit MEA) werden einheitliche Annahmen und Randbedingungen aufgestellt und Prozessanalysen durchgeführt. Aussagen über die heute machbaren Technologien sowie deren CO2-Vermeidungspotential werden getroffen. Aufgrund der großen Unterschiede zwischen den zu betrachtenden Prozessen müssen die Anlagen- und Betriebsparameter miteinander vergleichbar gestaltet werden. Dies umfasst die Identifizierung aller Parameter und die Definition realitätsnaher, standardisierter Werte für alle Einflussgrößen. Mittels Modellierung und Simulation werden Aussagen über die heute erreichbaren Wirkungsgrade und das Wirkungsgradpotential einzelner Technologien gemacht. Wesentliches Ergebnis der Studie ist es, Aussagen zu treffen, welche Prozesse unter realitätsnahen und vergleichbaren Randbedingungen das größte technische und wirtschaftliche Potenzial besitzen, den Klimaschutz schnellstmöglich voranzutreiben. Die hierbei entwickelten standardisierten Annahmen und Randbedingungen sollen auch bei der zukünftigen Untersuchung von alternativen Prozessen Anwendung finden.
Das Projekt "Enhanced direct fermentative production of chemicals from forestry residues in a membrane biofilm reactor by enzymatic in-situ lignin modification" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Verfahrenstechnik durchgeführt. One-stage fermentation of wood into ethanol in a membrane biofilm reactor This project focuses on procedural improvements for the production of bio-ethanol from wood, which serves as an alternative to fossil fuels and emits only very small amounts of the environmentally harmful CO2. With the help of a special reactor and suitable microorganisms, several process steps that were separate until now will be integrated and the production of ethanol out of wood simplified. Background The use of bio-ethanol as fuel reduces the emission of greenhouse gases such as CO2. Bio-ethanol has so far mainly been produced from sugar cane and corn starch and has therefore competed with the production of food and fodder. Although difficult in technical terms, ethanol can also be produced from lignocellulose, e.g. wood. In the current biotechnological procedure, the biomass is initially thermochemically treated. In the next step, the enzymes split the cellulose into monosaccharides, which is then fermented into ethanol by microorganisms. This process needs to be strongly simplified and made more cost-efficient, however, before it can be used commercially. Aim The research work focuses on a simplified, integrated process for producing ethanol from pre-treated lignocellulose. In a multi-species biofilm membrane reactor (MBM reactor), the enzymes are produced, the hemicelluloses and cellulose saccharified, the resultant monosaccharides fermented and the ethanol ultimately separated. It is, however, difficult to transform lignin-rich wood into ethanol biotechnologically. For this reason, the researchers are expanding the microbial consortium used with lignin-degrading fungi strains to see whether the yield and reaction rate can thereby be improved and the energy consumption at the pre-treatment stage reduced. Significance Climate policy and resource economy offer good reasons for increasing the share of renewable fuels made from lignocellulose. The simple MBM procedure has the potential to produce ethanol sustainably, efficiently and decentrally in a forested or agricultural environment with short transport routes for the required biomass.
Das Projekt "Advanced integration of energy conversion, production processes, and waste management in chemical batch plants" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Institut de Thermique, Laboratoire d'Energetique Industrielle durchgeführt. The production of chemicals on industrial scale heavily relies on the availability of utilities such as energy in different forms (e.g. steam, electricity, brine), cooling water, refrigeration and others. The efficiency of utility usage in chemical industry is primarily defined by two major factors, the efficiency of the utility generation (e.g. steam production) and the efficiency in using the generated utilities in the production process. Waste management is another issue since it may lead to energy consumptions or productions to be integrated with the production processes. The goal of the project is to develop a methodology for designing energy integrated batch chemical plants with an emphasis on waste management issues and process efficiency. It will lead to more energy-efficient chemical production by defining optimal integration configurations beween energy conversion, production processes, and waste management while considering all boundary conditions of chemical batch plants. The challenge will be to introduce the energy conversion and the waste treatment processes into the analysis: how to convert energy resources into useful energy ?, how to integrate waste treatment and recycling operations ?, how to realise energy recovery ? in batch processes chemical plants. A major issue will be analysis of the interface between the processes (transformation of raw material into products and by-products) and the utility system (energy conversion and waste treatment/recycling) and of the consequences in terms of process engineering decisions and process design methodology. A computer aided methodology will be developed. It will integrate tools and concepts like process modelling, process integration techniques using MILP and MINLP optimization methods, systematic superstructure generation and superstructure management and multi-objective optimisation techniques. The research project targets the realisation of two Ph. D. thesis to be conducted in collaboration between EPFL and ETHZ. Thesis 1 : Process integration method for the combined design of multiproduct -multipurpose batch plants integrating energy conversion and waste management will be realised In the Industrial Energy Systems Laboratory of EPFL. Thesis 2 : Process design method for the integration of new production recipes in multiproduct, multipurpose batch plants considering energy requirements, waste treatment and recycling options, and environmental impact will be realised in the Safety and Environmental Technology group of ETHZ. A synthetic case study reflecting the complexity of real plants will be used as a testbed.