Das Projekt "Teilprojekt MTU" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Friedrichshafen GmbH durchgeführt. Aktuelle Studien zeigen, dass eine reine Stromspeicherung für eine Umsetzung der Energiewende nicht realisierbar ist. Es sind daher weitere Speicherpfade z. B. durch energiebasierte Kraftstoffe notwendig. Für die Nutzung dieser Kraftstoffe sind BHKW-Motoren ein zentrales Element, da sie einen hohen Gesamtwirkungsgrad aufweisen und das bei der Verbrennung entstehende CO2 wieder für PtX-Prozesse verwendet werden kann. Hierzu soll im Teilvorhaben ein neuartiges Großmotorkonzept für methanbasierte Kraftstoffe entwickelt werden, welches eine einfache und effiziente CO2-Abscheidung aus dem Abgas ermöglicht. Neben kohlenstoffbasierten Kraftstoffen ist Wasserstoff aus Effizienzgründen eine vielversprechende Kraftstoffoption für zukünftige BHKW-Motoren. Daher werden in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern ottomotorische H2-Motorkonzepte erarbeitet, die Dieselmotoren in größeren, stationären Einheiten substituieren können. Mit Hilfe der energetischen Prozesswegbewertung soll zudem ein Gesamtsystemoptimum der BHKW-Anlage in Abhängigkeit vorherrschender Randbedingungen (lokale Vertrimmung / Variation des Subsystemverhaltens) gefunden werden.
Das Projekt "ZABSES - Zinc-Air Battery for Stationary Electricity Storage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. ZABSES zielt darauf ab, eine kostengünstige, aber innovative wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie und die dazugehörige Elektrodenchemie zu entwickeln, die für die stationäre Speicherung von Strom aus intermittierenden erneuerbaren Quellen geeignet ist. ZABSES wird sich auf die Frühphase der Entwicklung eines leistungsstarken und neuartigen wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie-Prototyps konzentrieren, der einen alkalischen Elektrolyten verwendet, sowie auf den Bau eines wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie-Prototyps (ZAB) (TRL 4). Durch eine konzertierte Entwicklung von Elektrodenmaterialien, die sich auf vorheriges spezifisches Fachwissen der Projektpartner stützt, und die Verbindung mit einer vollständigen Modellierung des Zellprozesses planen die Partner in ZABSES eine iterative Verbesserung der Eigenschaften der Batteriezellenelemente. Es wird erwartet, dass der in diesem Projekt entwickelte ZAB-Prototyp im Hinblick auf die voraussichtlichen Kosten pro kWh mit den auf dem Markt befindlichen Li-Ionen-Batterien konkurrieren kann. Wir streben eine technologische Entwicklung des Batterieprototyps an, die bis zum Ende des Projekts zur Lizenzierung an große europäische Batteriehersteller auf dem Markt bereit sein soll. Wir beabsichtigen auch die Schaffung einer soliden Grundlage für künftige originäre Beiträge des deutsch-französischen Konsortiums zur Entwicklung alternativer Batterietechnologien und deren Transfer in die Industrie.
Das Projekt "ZILUBAT-NEU - Reversible Zink-Luft-Batterie mit neutralem / nahezu neutralem pH-Elektrolyt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Helmholtz-Institut Ulm durchgeführt. ZILUBAT-NEU zielt darauf ab, eine kostengünstige, aber innovative, wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie und die dazugehörige Elektrodenchemie zu entwickeln, die für die stationäre Speicherung von Strom aus intermittierenden erneuerbaren Quellen geeignet ist. Das Projekt konzentriert sich auf die Frühphase der Entwicklung eines leistungsstarken und neuartigen Prototyps einer wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie unter Verwendung eines neutralen/nahneutralen Elektrolyten. Das Projekt umfasst die Entwicklung eines aktiven Katalysatormaterials für die Reaktionen der Sauerstoffentwicklung (Laden) und der Sauerstoffreduktion (Entladen) und deren Einbettung in eine einzige aktive Schicht einer Gasdiffusionselektrode dank der für Brennstoffzellen-Elektroden-Technologien entwickelten Methoden. Auf der Anodenseite wird sich das Projekt auf die Entwicklung einer künstlichen Schutzschicht für die Zn-Elektrode konzentrieren, die das Wachstum von Zn-Dendriten verhindert, den Zn2+-Fluss an der Interphase für die Bildung homogener Ablagerungen erleichtert und die Elektrodenpassivierung vermeidet. Ein umfassendes Screening der Elektrolytzusammensetzung wird die Entdeckung von Optimierungen ermöglichen, die die Eigenschaften der Elektrode verbessern und stabilisieren.
Das Projekt "ZILUBAT-NEU - Reversible Zink-Luft-Batterie mit neutralem / nahezu neutralem pH-Elektrolyt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. ZILUBAT-NEU zielt auf die Entwicklung einer kostengünstigen, aber innovativen, wiederaufladbaren Zink- Luft-Batterie und der zugehörigen Elektrodenchemie ab, die für die stationäre Speicherung von Strom aus intermittierenden erneuerbaren Quellen geeignet ist. ZILUBAT-NEU wird sich auf die frühe Phase der Entwicklung eines leistungsfähigen und neuartigen wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie-Prototyps konzentrieren, der mit einem neutralen / nahezu neutralen Elektrolyten arbeitet. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung eines aktiven Katalysatormaterials für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (Ladung) und die Sauerstoffreduktionsreaktion (Entladung) und deren Einbettung in eine einzige aktive Schicht einer Gasdiffusionselektrode dank der für Brennstoffzellen- Elektroden-Technologien entwickelten Methoden. Auf der Anodenseite wird sich das Projekt auf die Entwicklung einer künstlichen Schutzschicht für die Zn-Elektrode konzentrieren, die das Wachstum von Zn- Dendriten verhindert und den Zn2+-Fluss an der Interphase für die Bildung von homöogenen Ablagerungen erleichtert. Ein umfangreiches Screening der Elektrolytzusammensetzung wird die Entdeckung von Optimas ermöglichen, die die Elektrodeneigenschaften verbessern und stabilisieren. ZILUBAT-NEU zielt auf einfache Präparationsmethoden der Elektroden und der aktiven Materialien ab, wobei möglichst viele kommerziell verfügbare Komponenten zusammengeführt werden, um den Technologietransfer in Richtung Industrie zu erleichtern und dabei die Kosten auf dem niedrigsten Niveau zu halten und die technologische Entwicklung einer solchen Batteriechemie zu beschleunigen. Das Testen der Elektrodenleistungen unter experimentellen Bedingungen, die für die Anwendungen relevant sind (hohe Strombelastungen, keine Bedingungen, die die Elektrodenleistungen künstlich erhöhen), wird Batteriekomponenten identifizieren, die für die praktische Anwendung vorstellbar sind und den Weg für weitere Entwicklungen in Richtung höherer TRL-Stufen ebnen.
Das Projekt "Reversible Zink-Luft-Batterie mit neutralem / nahezu neutralem pH-Elektrolyt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. ZILUBAT-NEU zielt auf die Entwicklung einer kostengünstigen, aber innovativen, wiederaufladbaren Zink- Luft-Batterie und der zugehörigen Elektrodenchemie ab, die für die stationäre Speicherung von Strom aus intermittierenden erneuerbaren Quellen geeignet ist. ZILUBAT-NEU wird sich auf die frühe Phase der Entwicklung eines leistungsfähigen und neuartigen wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie-Prototyps konzentrieren, der mit einem neutralen / nahezu neutralen Elektrolyten arbeitet. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung eines aktiven Katalysatormaterials für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (Ladung) und die Sauerstoffreduktionsreaktion (Entladung) und deren Einbettung in eine einzige aktive Schicht einer Gasdiffusionselektrode dank der für Brennstoffzellen- Elektroden-Technologien entwickelten Methoden. Auf der Anodenseite wird sich das Projekt auf die Entwicklung einer künstlichen Schutzschicht für die Zn-Elektrode konzentrieren, die das Wachstum von Zn- Dendriten verhindert und den Zn2+-Fluss an der Interphase für die Bildung von homöogenen Ablagerungen erleichtert. Ein umfangreiches Screening der Elektrolytzusammensetzung wird die Entdeckung von Optimas ermöglichen, die die Elektrodeneigenschaften verbessern und stabilisieren. ZILUBAT-NEU zielt auf einfache Präparationsmethoden der Elektroden und der aktiven Materialien ab, wobei möglichst viele kommerziell verfügbare Komponenten zusammengeführt werden, um den Technologietransfer in Richtung Industrie zu erleichtern und dabei die Kosten auf dem niedrigsten Niveau zu halten und die technologische Entwicklung einer solchen Batteriechemie zu beschleunigen. Das Testen der Elektrodenleistungen unter experimentellen Bedingungen, die für die Anwendungen relevant sind (hohe Strombelastungen, keine Bedingungen, die die Elektrodenleistungen künstlich erhöhen), wird Batteriekomponenten identifizieren, die für die praktische Anwendung vorstellbar sind und den Weg für weitere Entwicklungen in Richtung höherer TRL-Stufen ebnen.
Das Projekt "Zeitnahe Erfassung und Bewertung des Energieumsatzes von stationären Quellen als Grundlage für strategische Entscheidungen, Bewertung von Maßnahmen und die Erfüllung internationaler Berichtspflichten im Bereich Klimaschutz und Luftreinhaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. A) Problemstellung: Die Berichtspflichten, die die Bundesregierung im Zusammenhang mit dem Kiotoprotokoll (KP), der Genfer Luftreinhaltekonvention und der NEC-Richtlinie, zu erfüllen hat, setzen die Berechnung verschiedener Emissionen voraus. Bei mangelnder Qualität der Emissionsberichte bleibt Deutschland der Zugang zu den Flexiblen Mechanismen des Kiotoprotokolls verwehrt. Der Energieumsatz stationärer Quellen muss jährlich detailliert berechnet werden. Im Gegensatz zu den gestiegenen Ansprüchen an die Datenqualität für die Berichtspflichten ist die Qualität der Energiedatenerfassung immer schlechter geworden. Im Zuge der Liberalisierung des Energiemarktes werden die Statistiken der Branchen und deren Verbände mehr und mehr eingestellt. Die Erhebung nach dem Energiestatistikgesetz (EnStG) sind für die Erfassung der Berichtsdaten nicht ausreichend; ebenso sind die zum EnStG vorgesehenen zusätzlichen Erhebungen weder in ihrer Struktur noch in ihrer Periodisierung festgelegt. B) Handlungsbedarf: Die Emissionsberechnung beruht auf der quantitativen Auswertung der Energieumsätze. Diese Bilanz der Emissionsursachen muss zur Erfüllung der internationalen Berichtspflichten zeitnah, vollständig und mit hoher Qualität mindestens jährlich durchgeführt werden. Es gibt ein breites Spektrum an Daten, dass auf bestimmte Standardformen zurückgerechnet werden muss. Für die Erfassung und Bewertung der Daten muss ein Antwortsystem entwickelt werden, das zu den im UBA bereits betriebenen Datenbanken (ZSE im FG-II 5.3 und BEU im FG-I 2.5) kompatibel ist. C) Ziel des Vorhabens: Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung und Implementierung eines Systems zur standardisierten Erfassung und Bewertung von Energiedaten. Es muss auf die veränderte Qualität vieler einzelner Statistiken flexibel reagieren können. Die verschiedenen und häufig wechselnden Formate (Stichprobenumfang, Definition von Sektoren, Brennstoffen und Anlagen) müssen zeitnah erfasst und bewertet werden können.
Das Projekt "2-stufiges Konzept zur fermentativen Produktion von Wasserstoff und Bioerdgas durch innovative Gasaufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik durchgeführt. Ziel des Projekts ist die wissenschaftliche Untersuchung der Produktion von Bio-Wasserstoff und Bio-Erdgas in einem 2-stufigen Verfahren durch Fermentation von Biomasse und durch den Einsatz einer innovativen Gasaufbereitungstechnik mit Ionenaustauschern. Des Weiteren wird die Produktion von Biokunststoff untersucht. Durch die Produktion und Einspeisung von Bioerdgas soll ein regenerativer Erdgasersatz erzeugt werden. Die fermentative Wasserstoff-Produktion soll zukünftig eine mögliche Quelle zur Produktion von Wasserstoff darstellen, der in stationären oder mobilen Brennstoffzellen eingesetzt werden soll. In beiden Fällen kommt dabei eine CO2-selektive Gasaufbereitung mit Ionenaustauschern zum Einsatz, wobei die grundlegenden Parameter und Vorgänge bei der Gasaufbereitung im Rahmen des Projekts ermittelt werden sollen. Die Arbeiten werden durch zwei Institute der Universität Stuttgart durchgeführt (Inst. f. Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft ISWA; Inst. f. Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen IVD), wobei das IVD die Koordination des Projekts übernimmt. Das ISWA führt die experimentellen Versuche zur Fermentation von Biomasse zur Produktion von Wasserstoff, Bioerdgas und Biokunststoff durch. Das IVD erprobt die Gasaufbereitung mit Ionenaustauschern und ermittelt die Gesamtenergiebilanz der Anlage. Die Arbeiten werden durch die Purolite Deutschland GmbH im Bereich der Gasaufbereitung, die EnBW AG im Bereich der Erprobung der Gasaufbereitungstechnik in einem Technikumsversuchsstand und die RBS wave GmbH im Bereich der Bewertung des Gesamtkonzepts unterstütz. Die Projektpartner streben durch dieses Projekt die Ermittlung der grundlegenden Daten und Parameter für die Fortführung der Arbeiten in einem Demonstrationsprojekt an. In ca. 6 bis 8 Jahren könnte das Verfahren im Pilotmaßstab erprobt sein und großtechnisch umgesetzt werden. Die erfolgreiche Umsetzung des Gasreinigungskonzepts würde bereits heute neue Wege für bestehende (kleinere) Anlagen eröffn
Das Projekt "Teilvorhaben: Umweltbundesamt (UBA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt. Im Gesamtprojekt MesSBAR werden Schadstoff-Drohnen zur 4D-Messung von Luftschadstoffen (Feinstaub, Ruß, NOx und O3) in belasteter Umgebung entwickelt. Die mit den Drohnen gewonnenen Messdaten werden an Chemie-Transportmodelle gekoppelt, um so verbesserte Datensätze zur vertikalen und horizontalen Verteilung der Luftschadstoffe zu erhalten. Die wesentliche Aufgabe des Umweltbundesamtes (UBA) im Projekt besteht darin, die für die Chemie-Transportmodelle benötigten Daten zur Emission von Luftschadstoffen in einer hohen raum-zeitlich Auflösung bereitzustellen. Das UBA betreibt derzeit ein GIS-gestütztes System (GRETA), um die im nationalen Inventar enthaltenen Emissionen von Luftschadstoffen räumlich zu verteilen. Innerhalb des Projektes werden die Algorithmen zur Erstellung dieser Verteilung aus den nationalen Summen verfeinert, um so die raum-zeitliche Verteilung der Emissionen, u.a. aus dem Verkehr, im urbanen Raum zu verbessern. Dazu werden insbesondere mikroskalige Modellierungen für stationäre und linienhafte Quellen durchgeführt, um diese Emissionen in einer raum-zeitlich hoch aufgelösten Struktur in GRETA einspeisen zu können. Hierbei wird im Kontext des Vorhabens ein besonderes Augenmerk auf die vertikale Verteilung der Schadstoffe und chemisch-physikalische Umwandlungsprozesse gelegt, die noch in der Abluftfahne stattfinden und von mesoskaligen Chemie-Transportmodellen nicht abgebildet werden. Daneben stellt das UBA seine Expertise aus dem eigenen Messnetz und dem nationalen Referenzlabor für den Einsatz die Messtechnik im Gesamtprojekt zur Verfügung. Es bindet zudem die im Vorhaben gewonnenen Daten in die eigene Datenstruktur ein, die der Information der Öffentlichkeit dienen. Dabei werden zusätzliche Informationen bereitgestellt, um die in MesSBAR erhobenen Daten vor dem Hintergrund der in Deutschland typischen Konzentrationsverhältnisse und der geltenden Ziel- und Grenzwerte für eine breite Öffentlichkeit interpretierbar darzustellen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Energiewirtschaftliche Ausarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.A.U.M. Consult GmbH durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung, der Aufbau und die Demonstration einer vollelektrischen Landmaschine (Traktor) mit zugehöriger Infrastruktur. Das Teilvorhaben verfolgt die folgenden wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele: 1. Klärung, in welchem Umfang verteilte, stationäre Speicher für elektrische Energie benötigt werden, damit durch den Einsatz leitungsgebundener vollelektrischer Landmaschinen mit hoher Dauerleistung aber nur kleinen Pufferspeichern das elektrische Netz zur allgemeinen Versorgung nicht zusätzlich belastet, sondern das Potential zur Erzeugung der für die Landmaschine benötigten elektrischen Energie aus lokal verfügbaren erneuerbaren Quellen optimal ausgeschöpft wird und Smart-Grid-Funktionen realisiert werden können. 2. Entwicklung eines Modells zur optimalen Auslegung stationärer Speicher und deren Integration in die Infrastruktur und die Prozesse von landwirtschaftlichen Betrieben. 3. Erstellung einer Roadmap, wie das Konzept der Vollelektrifizierung von Landmaschinen per Leitungsanbindung von einem Traktor auf andere Landmaschinen übertragen werden kann. 4. Erstellung einer Studie zu den Folgen hoher Anwendungsleistungen vollelektrischer Landmaschinen auf die Netzstabilität.
Das Projekt "Bedeutung von Erdgas als neuer Treibstoff im Kontext einer nachhaltigen Energieversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. Alternative Kraftstoffe können in Verbindung mit Effizienzsteigerungen und Veränderungen im Mobilitätsverhalten einen wichtigen Beitrag zu einer zukunftsfähigen Entwicklung im Verkehr leisten. Ihre Rolle kann allerdings nicht alleine aus Sicht des Verkehrs bewertet werden. Aufgrund der Wechselwirkungen im gesamten Energiesystem müssen auch Fragen der Verfügbarkeit von Primärenergieträgern und Verlagerungseffekte berücksichtigt werden, die z. B. auftreten, wenn erneuerbare Energien statt im stationären Bereich in mobilen Anwendungen eingesetzt werden. Derartige ganzheitliche Betrachtungen auf der Basis von Energiesystemanalysen sind Gegenstand der Studie, die aus klimapolitischer und energiewirtschaftlicher Sicht analysiert, welche Rolle Erdgas, Biokraftstoffe und Wasserstoff für eine zukünftige Kraftstoffversorgung spielen können. Die Ergebnisse unterstreichen, dass die von den Klimawissenschaften langfristig als notwendig angesehenen Klimaschutzziele nur durch eine deutliche Reduktion des durchschnittlichen Energieverbrauchs der Fahrzeuge erreicht werden können. Alternative Kraftstoffe können die notwendigen Effizienzmaßnahmen zwar flankieren und den Handlungsspielraum erweitern, massive Effizienzsteigerungen aber nicht ersetzen. Die Ergebnisse wurden am 18. September 2003 vom Präsidenten des Wuppertal Instituts, Prof. Dr. Peter Hennicke, auf der IAA 2003 in Frankfurt/Main vorgestellt und an Bundesumweltminister Trittin übergeben.