Im Rahmen des Verbundvorhabens 'GreenSolarModules' befasst sich das Teilvorhaben mit der Fragestellung, inwiefern der Material- und Energieverbrauch für die Herstellung von Solarmodulen signifikant reduziert werden kann. Das Teilprojekt verfolgt zur Unterstützung des Gesamtvorhabens mehrere innovative Ansätze zur primärseitigen Einsparung von Rohstoffen und Energie: - Erstmalig wird chemisch-thermisch behandeltes Solarglas für die Erhöhung der Biegebruchfestigkeit industriell angewendet. - Unter Federführung der EXXERGY GmbH entwickelt das Konsortium eine Beschichtungsapplikation für Solarglas, mit dem die mechanische Festigkeit von Glas so signifikant erhöht werden kann, dass die zur geforderten Bruchlast notwendige Glasdicke entsprechend reduziert werden kann. Dabei soll die Glasbeschichtung möglichst geringe Transmissionsverluste aufweisen. In diesem Teilprojekt werden Konzepte zur Verringerung des CO2eg-Fußabdrucks sowie einer signifikanten Reduktion des Rohstoffbedarfs der wesentlichen Gewichts-Komponenten von Solarmodulen über eine Verringerung des Material- und Energieverbrauchs entwickelt. Damit zielt dieses Teilprojekt umfassend auf eine Senkung der Treibhausgasemission bei der Herstellung der für Solarmodule benötigten Materialien ab. Darüber hinaus wird EXXERGY zum Thema technisches Rating von Solarmodulen ihre Expertise mit einbringen, dies schließt das Thema Energy Rating mit ein.
Die Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ist ein mittelständischer Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien. Für die chemischen Herstellungsprozesse im Werk wird Dampf benötigt, für dessen Erzeugung Erdgas verbrannt wird. Zur Herstellung von Thiosulfaten und Sulfiten kommen flüssiges Schwefeldioxid und Schwefel zum Einsatz. Um Kieselsole und -gele herzustellen, wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. Bisher werden die benötigten Rohstoffe von externen Lieferanten bezogen und am Standort gelagert. Gegenstand des Vorhabens ist die Umsetzung eines innovativen Verfahrenskonzepts, mit welchem auf Basis von flüssigem Schwefel die weiteren benötigten Rohstoffe nach Bedarf am Standort hergestellt werden können. Im Zentrum steht die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt bei Entschwefelungsprozessen in Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO 2 ) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO 2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO 3 ) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO 2 zu H 2 SO 4 (Schwefelsäure) kann dem Bedarf der Produktion flexibel angepasst werden. Mit der bei den Prozessen entstehenden Wärme wird Dampf erzeugt, welcher für den Antrieb des Gebläses für die Verbrennungsluft, zum Betrieb der Adsorptionskälteanlage und mittels einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt wird. Der restliche Dampf wird in das vorhandene Dampfnetz des Werks eingespeist. Der erzeugte Strom wird zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort verwendet. Das innovative Verfahrenskonzept geht deutlich über den Stand der Technik in der Chemiebranche hinaus und hat Modellcharakter. Es zeigt auf, wie an einem Standort aus einem einzigen Rohstoff verschiedene Produkte wirtschaftlich, bedarfsgerecht und gleichzeitig umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Reduzierung der Anzahl der Rohstofftransporte trägt zur Umweltentlastung bei. Das Verfahren erzeugt keine Abfälle und Abwässer. Mit der konsequenten Abwärmenutzung zur Dampferzeugung können ca. 50 Prozent des Grundbedarfs an Dampf des Werks gedeckt und dadurch etwa die Hälfte des bisher zur Dampferzeugung genutzten Erdgases eingespart werden. Gegenüber dem gegenwärtigen Produktionsverfahren können insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO 2 -Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht.
Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren
Umweltbereich: Ressourcen
Fördernehmer: Chemiewerk Bad Köstritz GmbH
Bundesland: Thüringen
Laufzeit: seit 2019
Status: Laufend
Die Energiewende ist rohstoffintensiv. Unser Hauptziel ist zu untersuchen wie sich die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe - und deren Versorgungsrisiko und Recycling-Potenzial - auf mögliche Umsetzungspfade für die deutsche Energiewende auswirkt. Zu diesem Zweck werden die Rohstoffverfügbarkeiten sowie die Rohstoffanforderungen von Energietechnologien in ein Energiesystemmodell integriert, um aus Rohstoffbedarfssicht nicht realisierbare Pfade verwerfen und robuste Pfade identifizieren zu können. Genauer gesagt, wird der prospektive Rohstoffbedarf in einem Modell für die Ausbauplanung explizit modelliert (endogenisiert). Es kann erwartet werden, dass die sich aus der Modellierung ergebenden Energiesysteme resilienter beispielsweise gegenüber gestörten Lieferketten sind, wenn die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe Modellentscheidungen beeinflusst. Dabei wird das Design des Energiesystems nicht nur auf die zu erwartenden Versorgungskosten, sondern im Zuge einer Mehrzieloptimierung auch bezüglich Versorgungsrisiko und die Rohstoffkritikalität ausgelegt. Dieser Aspekt ist von besonderer Relevanz, da Optimierungsmodelle demzufolge so weiterentwickelt werden, dass deren Zielfunktion erstmals das Zieldreieck der Energieversorgung aus Kosteneffizienz, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit widerspiegelt. Um die Rechenlast einer solch komplexen Planungsaufgabe in einem angemessenen Rahmen zu halten, ist die Entwicklung einer intelligenten Methode zur Erforschung von Kompromisslösungen (Pareto-Fronten) zentraler Teil des Vorhabens. Weiterhin wird ein visuelles Analysewerkzeug entwickelt und angewendet, um Entscheidungsprozesse von Stake-holdern bei solch hochdimensionalen Problemen zu verbessern.
Der Statistische Bericht informiert über das direkte und indirekte Rohstoffaufkommen sowie den Rohstoffbedarf für Konsum, Investitionen und Exporte untergliedert nach Rohstoff- und Gütergruppen. Hierzu wird das Konzept der Rohstoffäquivalente genutzt. Das heißt, alle Güter werden in den Rohstoffen ausgedrückt, die für ihre Produktion über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg im In- und Ausland benötigt wurden. Ältere Ausgaben dieser Publikation finden Sie in der Statistischen Bibliothek.
Herstellung und Gebrauch von Elektrogeräten (EEE) verursachen eine hohe Rohstoffnachfrage und Energieverbrauch mit negativen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Die in Verkehr gebrachte Menge nimmt stetig zu; gleichzeitig die Nutzungsdauer einiger Gerätetypen ab; Recycling geht aufgrund der komplexen Materialzusammensetzung mit Verlusten und Downcycling einher. Auf EU-Ebene soll dem durch einen lebenszyklusübergreifenden Circular-Economy(CE)-Ansatz begegnet werden. Um eine konzeptionelle Grundlage für die Ausgestaltung der zirkulären Ökonomie bereitzustellen, hat das UBA 2020 neun 'Leitsätze einer Kreislaufwirtschaft' veröffentlicht. Diese sind strategisch ausgerichtet und müssen mit konkreten Maßnahmen und Instrumenten zu ihrer Realisierung unterlegt werden. Dies soll am Bsp. der EEE, die eine der prioritären Produktgruppen des CE Action Plan der EU sind, erfolgen. Ziel ist die Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Umsetzung einer zirkulären Ökonomie am Bsp. des Produktstroms EEE in konkreten Maßnahmen und Instrumenten über alle Lebenszyklusphasen. Das Vorhaben ist stark interdisziplinär ausgerichtet und wird insbesondere auch die Schnittstellen zwischen verschiedenen Maßnahmen, Instrumenten und Regelungen bearbeiten. Das Vorhaben ermittelt auf Basis der Verknüpfung von Produkt- und Materialstrombetrachtungen (inkl. globaler Umweltwirkungen), einer Defizitanalyse der Instrumente des Status-Quo sowie der Analyse und Weiterentwicklung von Maßnahmen und Instrumenten über den gesamten Lebenszyklus einen geeigneten Lösungsraum. Mittels Wechselwirkungsanalyse und systemdynamischer Modellierungen wird die Lenkungswirkung der Maßnahmen und Instrumente in ihrer Kombination bewertet und ein konsistenter Policy Mix für eine CE für Elektrogeräte abgeleitet. Insb. bzgl. Design, Konsum, Schadstoffaspekten und Entsorgung werden Genderaspekte betrachtet und berücksichtigt.