Das Projekt "Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wienerberger GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Umsetzung und Erprobung anhand eines Pilotofens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wienerberger GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1; Teilprojekt 2; Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Im Rahmen des vorliegenden Projekts sollen die Grundlagen für eine Technologie auf photokatalytischer Basis entwickelt werden, die die Nutzung des Sonnenlichtes zur direkten Herstellung von Wasserstoff aus Wasser ermöglicht. Der Wasserstoff wird aus erneuerbarer Energie ohne Freisetzung von Treibhausgasen erzeugt und steht als sekundärer Energieträger für den Einsatz zur Elektroenergieerzeugung in Brennstoffzellen zur Verfügung. Durch die Kooperation der Partner werden zudem dauerhafte Strukturen entstehen, die dauerhaft die Forschungsaktivitäten in Mecklenburg-Vorpommern und Berlin verknüpfen. Die Entwicklung technisch nutzbarer Katalysatoren für die direkte photokatalytische Wasserspaltung setzt die schrittweise Verbesserung des aus Laborversuchen bekannten Stands der Technik voraus. Als erster Benchmark wird eine Effizienz der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie von größer 15 Prozent angestrebt. Um die Projektziele zu erreichen, wird ein internationaler Wissenschaftscluster geschaffen, dem führende Forschergruppen auf den Gebieten Katalyse, organische und anorganische Chemie, Photochemie, Analytik, Modellierung, Materialwissenschaften und physikalischer Wechselwirkung von Licht und Materie angehören. In den vier Teilprojekten werden in enger Zusammenarbeit von Theorie und Katalyse effiziente Katalysatoren für die photokatalytische Wasserspaltung und Wasserstoffspeicherung entwickelt und getestet und ein Prototyp bestehend aus Photoreaktor und Brennstoffzelle gebaut.
Das Projekt "Teilvorhaben C0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das hier vorgestellte Konzept verfolgt einen neuen P2X-Pfad mit signifikanter Effizienz-Steigerung. Dabei erfolgt die Gewinnung von Wasserstoff durch eine Hochtemperatur-Elektrolyse mit keramischem Festelektrolyten, deren elektrischer Wirkungsgrad ca. 120 % beträgt. Dies entspricht einem elektrischen Energiebedarf von 2,5 kWh pro Nm3 H2 (bei heute eingesetzten Elektrolyseuren beträgt der elektrische Energiebedarf typischerweise 4,3 - 5,5 kWh pro Nm3 H2). Dies wird erreicht durch Einkopplung von HT-Wärme aus einer OxyFuel-Verbrennung in die HT-Elektrolyse (Verbrennung eines Brennstoffs, z.B. Biomasse, in O2-Atmosphäre zur Erzeugung eines N2-freien Rauchgases). Der hierfür notwendige Sauerstoff für die Verbrennung wird in der HT-Elektrolyse produziert. In einem weiteren Schritt wird das CO2 aus dem OxyFuel-Prozess mit dem elektrolytisch-erzeugten H2 in einen Kohlenstoff-haltigen Sekundärenergieträger oder Basis-Chemikalien konvertiert. Durch diese Verfahrenskonzeption wird bei reduziertem elektrischen Energiebedarf eine nahezu 100 %ige Umwandlung von biogenem Kohlenstoff in Kraftstoff-Kohlenstoff erreicht. Der Agrarflächenbedarf wird hierbei drastisch reduziert: um bis zu 80 % gegenüber der Erzeugung von Biodiesel oder Bioethanol. Die Steigerung des elektrischen Wirkungsgrades durch die OxyFuel/SOEL-Prozessverschaltung wurde am ZSW mittels Simulation nachgewiesen. Jetzt sollen in der ersten Projektphase die Machbarkeit der Biomasse-Oxyfuel-Verbrennung zur Erzeugung von CO2 und Bereitstellung von HT-Wärme im Labormaßstab gezeigt werden sowie eine simulationsgestützte Konzeptentwicklung zur Verschaltung von HT-Elektrolyse und Oxyfuel-Verbrennung erfolgen. AP1.15: Aufbau einer Laboranlage zur Biomasse-Oxyfuel-Verbrennung AP1.16: Experimentelle Validierung der Biomasse-Oxyfuel-Verbrennung AP1.17: Simulationsgestützte Konzeptentwicklung zur Integration von Oxyfuel-Verbrennung und HT-Elektrolyse
Das Projekt "Energy Lab 2.0 - Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll ein mobiler Mikrogasturbinenprüfstand (MobGT) durch das DLR aufgebaut werden, dessen neues Brennersystem einen Last- und Brennstoffflexiblen Betrieb ermöglicht. Dieser Prüfstand wird dann im Anlagenverbund des Energy Lab 2.0 am KIT eingesetzt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik durchgeführt. Die sichere, bezahlbare und nachhaltige Energieversorgung der Zukunft wird wesentlich durch die effiziente Wandlung primärer, überwiegend regenerativer Energieträger zu sekundären Energieträgern wie Strom, Wärme und Kraftstoffe sowie deren effiziente Nutzung bestimmt. Forschung und Entwicklung stehen daher vor der Aufgabe, relevante Optionen und variable Prozesskombinationen zu entwickeln, um bei sich ändernden Bedingungen der Märkte innovative und flexibel umsetzbare Lösungen bereitzuhalten. Im Rahmen des Energy Lab 2.0 wird am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein energietechnischer Anlagenverbund realisiert, der wesentliche Komponenten zur Erzeugung, Wandlung und Speicherung verschiedener Energieträger enthält und dabei elektrische, thermische und chemische Energieströme miteinander verknüpft. Eine wichtige Fragestellung dabei ist der Einsatz von Gasturbinen zur Erzeugung von Strom und Wärme aus unterschiedlichen Mischungen von Synthesegas und Erdgas . Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll deshalb ein Brennersystem entwickelt werden, das einen brennstoff- und lastflexiblen Betrieb der Gasturbine ermöglicht. Zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Verbrauchern, den Erzeugern, dem Vergasungsprozess und der Gasturbine wird ein mobiler Mikrogasturbinenprüfstand (MobGT) durch das DLR aufgebaut und im Anlagenverbund des KIT in Betrieb genommen. Die Entwicklung des MobGT lässt sich in die drei Schritte Konzept, Entwicklung und Inbetriebnahme unterteilen. Im ersten Schritt wird das Design des Brennersystems entworfen und der MobGT Prüfstand sowie das Regelungskonzept entwickelt. In der Entwicklungsphase wird das Brennersystem getestet, optimiert und in den MobGT eingebaut. Der Schritt Inbetriebnahme ist zweigeteilt und umfasst zuerst eine Inbetriebnahme des mobilen Labors am DLR in Stuttgart. Nach erfolgreichem Betrieb folgt der Transport und die Inbetriebnahme in Karlsruhe, wo eine reale Kopplung an den bioliq® Vergaser durchgeführt werden kann.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Elektrolyseurs auf Basis der Hochtemperatur-PEM-Technologie (HT-PEM-EL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie (fem) durchgeführt. Bei der Elektrolyse werden mittels elektrochemischer Prozesse Wasser und Elektrizität zu Wasserstoff umgesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, die durch Primärenergieträger gewonnene elektrische Energie, beispielsweise von erneuerbaren Energiequellen, dezentral für die Speicherung zu verwenden. In diesem Projekt soll Wasserstoff mittels Hochtemperatur-Wasserdampf-Elektrolyse erzeugt werden. Die Polymer-Elektrolyt-Membranen werden bei Arbeitstemperaturen zwischen 160 und 180 C eingesetzt, um eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit zu erzielen. Am fem werden Verfahren zur reproduzierbaren Beschichtung der ausgewählten porösen Stromverteiler mit geeigneten Katalysatoren erarbeitet. Auf der Sauerstoffseite sollen dabei kohlenstofffreie Iridium-Oxid oder Iridium-Ruthenium-Oxid Katalysatoren auf der Stromverteiler-Struktur aufgebracht werden. Die Applikation soll mittels Sol-Gel-Verfahren und thermischer Zersetzung erfolgen.
Das Projekt "Energy Policy and Structure in the People's Republic of China - Task 4: The Chinese Energy Markets in the Light of the Current International Energy Markets and its Future Possibilities" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung e.V. RWI, Kompetenzbereich Umwelt und Ressourcen durchgeführt. Die Interaktion zwischen dem chinesischen Energiesektor und den internationalen Märkten findet durch Kauf und Verkauf von Primär- und Sekundärenergieträgern und durch internationale Kapitalflüsse im Rahmen von Direktinvestition statt. Chinas wachsende Importe an Rohöl wird dabei durch den sinkenden Beitrag der einheimischen Produktion zur Deckung der Binnennachfrage (bis 2010 60 Prozent) sowie das geographische Ungleichgewicht zwischen den Ölreserven im Norden des Landes und der wachsenden Nachfrage im Süden (verstärkter Export überschüssigen Öls im Norden nach Japan und Korea, Ölimport im Süden) getrieben. Das wachsende Erfordernis für saubere Energiequellen wird China auf die längere Sicht zum Nettoimporteur von Gas werden lassen. Auf dem Kapitalmarkt existiert ein breites Spektrum von Hindernissen für Investition und den Import von Ausrüstungen für den Energiesektor Chinas. Die wichtigsten sind: die niedrigen erlaubten Rentabilitäten für größere Investitionsprojekte, die immer noch bestehenden Schwächen des Rechtsystems, der Mangel an Verwaltungstransparenz und die tarifären Handelshemmnisse für Ausrüstungsimporte.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bewertung anhand von Werkstoff- und Produktuntersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gemeinnützige GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung des klimaneutralen Brennverfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KB Engineering GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.
Das Projekt "SFB-Vergasungsreaktor mit Teil-Quench und Abhitzedampferzeuger Teilprojekt III CFD-Berechnungen für Vergaser, Teil-Quench und AHDE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik, Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik LUAT durchgeführt. Durch Kohlevergasung kann Kohle bei hohen Wirkungsgraden zu hochwertigen Sekundärenergieträgern und/oder bei Nutzung des Gas-/Dampfturbinen Kombiprozesses in Strom umgewandelt werden. Zur Effizienzsteigerung muss bei Kohlevergasungs-Kraftwerken die Rohgasabwärme genutzt werden. Sollen solche Kraftwerke auch mit einer CO2-Rückhaltung ausgestattet werden, dann kann durch einen Teil-Quench das für die CO-Shiftreaktion benötigte Wasser eingebracht und die Rohgasabwärme energetisch vorteilhaft im Gesamtprozess genutzt werden. Ziel des Forschungsvorhabens sind die Modellerstellung und die CFD-Simulation eines Flugstromvergasers mit Teilquench und Abhitzedampferzeuger. Die Erstellung der Modelle und die Durchführung der Simulationen erfolgt in unterschiedlichen Entwicklungsstufen, die an den gewonnenen Messergebnissen der bestehenden Pilotanlage in Freiberg (Vollquench, erster Teilquench) und der im Rahmen des Verbundprojektes geplanten Pilotanlage gewonnen werden sollen, angepasst sind. Die zu entwickelnden Modelle und gewonnenen Erfahrungen zur Simulation eines Flugstromvergaser sollen für die Auslegung und Konstruktion neuer Anlagen im großtechnischen Maßstab genutzt werden.