Alternative Kraftstoffe haben das Potenzial, fossile Energiequellen im Verkehrssektor allmählich zu ersetzen. So könnte bis 2050 ein nachhaltiges Verkehrssystem geschaffen werden. Zu diesem Ergebnis kommt ein Bericht, den die Sachverständigengruppe zum Thema Kraftstoffe der Zukunft im Verkehrssektor am 25. Januar 2011 der Europäischen Kommission vorlegte. Die EU sollte bis 2050 für eine vom Öl unabhängige und weitgehend CO2-neutrale Energieversorgung des Verkehrssektors sorgen, um die daraus resultierenden Umweltauswirkungen zu verringern und die Energieversorgung dauerhaft zu sichern. Die Sachverständigengruppe hat nun erstmals einen umfassenden Ansatz für den gesamten Sektor entwickelt. Der erwartete Energiebedarf aller Verkehrsträger könnte durch eine Kombination aus Elektrizität (Batterien oder Wasserstoff/Brennstoffzellen) und Biokraftstoffen als Hauptoptionen, synthetischen Kraftstoffen (zunehmend aus erneuerbaren Ressourcen) als Brückenlösung, Methan (Erdgas und Biomethan) als zusätzlichem Kraftstoff und LPG (Flüssiggas) als Ergänzungslösung gedeckt werden.
Das Projekt "MEO-TBCs - Multikomponentige äquiatomare Oxide als Hochleistungsmaterialien für zukünftige Wärmedämmschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Flugzeuge werden auch in der mittelfristigen Zukunft mit Turbinen angetrieben werden, da alternative Antriebstechnologien noch weit entfernt von der Marktreife sind. Zwar können durch den Einsatz von synthetischen Kraftstoffen (sog. SynFuels) die Ressourcen geschont und eine CO2 neutrale Bilanz geschaffen werden, jedoch wird der weltweite Flugverkehr durch die wachsende Bevölkerung sowie den weltweiten Handel weiter ansteigen. Durch die Steigerung der Effizienz der Triebwerke kann das größte Einsparpotenzial im Treibstoffverbrauch und damit dem CO2 Ausstoß erreicht werden. Dies kann primär durch die Steigerung des Wirkungsgrades realisiert werden, was eine erhöhte Prozesstemperatur mit sich bringt. Dies ist jedoch nur mit Hilfe neuer Werkstoffe möglich. Bisher schützt eine keramische Wärmedämmschicht (WDS) aus Yttriumoxid-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) die darunterliegenden metallischen Bauteile in den heißesten Zonen der Gasturbine. Allerdings weist YSZ oberhalb von 1200 Grad Celsius nur eine begrenzte Temperaturbeständigkeit im Langzeiteinsatz auf. Eine neue vielversprechende Materialklasse für den Einsatz als WDS bei Temperaturen größer als 1200 Grad Celsius sind multikomponentige äquiatomare Oxide (multicomponent equiatomic oxides, MEOs), die aus mindestens 4 - 5 verschiedenen Kationen in äquiatomarer Konzentration bestehen und einphasig in einer einfachen Kristallstruktur vorliegen. Diese Materialklasse wird erst seit 2015 in der Literatur erwähnt und verspricht, ähnlich wie bei den metallischen multikomponentigen äquiatomaren Legierungen (oder auch Hoch-Entropie Legierungen), erfolgsversprechende Eigenschaften, vor allem hinsichtlich einer geringen Wärmeleitfähigkeit, guter mechanischer Eigenschaften und Hochtemperaturstabilität. Im Rahmen dieses Projektes soll das Potential dieser neuen Materialklasse hinsichtlich der Anwendung als Hochleistungsmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit für zukünftige Wärmedämmschichten untersucht werden.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung eines Oxidationskatalysators zur Methanemissionsreduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umicore AG & Co. KG durchgeführt. Das Hauptziel des beantragten Gesamtforschungsvorhabens ist die Reduktion der Treibhausgasemissionen maritimer Gasmotoren um 35% durch die Anwendung von Brennverfahrens- und Abgasnachbehandlungskonzepten, basierend auf Technologien, die bis zum Jahr 2030 verfügbar sein werden. Das beantragte Verbundvorhaben 'TEME 2030+' (Technologieevaluation für Marinemotoren zur Erreichung der THG-Ziele 2030 und folgend / Technology Evaluation for Marine Engines for GHG Targets 2030+) befasst sich in einer übergeordneten Zielstellung mit der Technologieentwicklung für zukünftige Marinemotorengenerationen. Dabei werden an einem Einzylinder-Forschungsmotor erstmalig drei grundlegend unterschiedliche Brennverfahren auf ein und derselben Motorplattform im Bereich der mittelschnelllaufenden Viertakt-Dual-Fuel-Motoren erforscht werden. Diese sind das Niederdruck-Gasbrennverfahren, das Mitteldruckdirektinjektions- sowie das Hochdruckdirektinjektions-Gasbrennverfahren. Das Hauptaugenmerk während des Vorhabens liegt auf der signifikanten Senkung der Treibhausgasemissionen (THG) der thematisierten Motorenkategorien, welche zunehmend in den Fokus öffentlich geführter Debatten und der Entwicklungsprozesse der Großmotorenbranche rückt. Gasmotoren haben ein hohes Potential zur Verringerung von CO2-Emissionen. Das gilt für die Verwendung von mittelfristig noch dominierenden fossilen Kraftstoffen und in besonderem Maße für zukünftige regenerativ erzeugte, synthetische Kraftstoffe. Die Nutzung dieses Potentials setzt die strikte Vermeidung von Methanemissionen voraus.
Das Projekt "CatLab - Wasserstoff weitergedacht: Dünnschichtkatalysatoren für eine nachhaltige Chemie mit erneuerbaren Energien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Ein Kernelement eines CO2-neutralen Energiesystems ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff und dessen energiegünstige Umwandlung in Grundchemikalien und synthetische Kraftstoffe im industriell-globalen Maßstab. Eine solche Wasserstoffwirtschaft kann allerdings nur mit Innovationssprüngen in der Synthesechemie für die erforderlichen Konversionsprozesse realisiert werden. Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB) und die Max-Planck-Institute FHI und CEC bündeln daher ihre Kompetenzen in der Katalyseforschung, der Dünnschicht- und Nanotechnologie sowie der operando-Analytik, um gemeinsam die Forschungsplattform CatLab zu schaffen. Im Rahmen des Aufbauprojekts sollen mit einem neuartigen, auf Dünnschichttechnologie aufbauendem Ansatz in der Katalysatorsynthese die für die Erzeugung, Umwandlung und den Transport von wasserstoff-basierten chemischen Energieträgern notwendigen bahnbrechenden Innovationen realisiert und diese für den Einsatz bis auf industriellen Maßstab vorbereitet werden. Ausgehend vom langjährigen Erfahrungsschatz in der Grenzflächenkatalyse soll unterstützt von Methoden der Digitalen Katalyse ein wissensbasierter Ansatz in der Katalysatorsynthese etabliert werden. Dieser wird gestützt durch das Knowhow aus Dünnschicht- und Nanotechnologie. Erfolg und Weiterentwicklung der Syntheseansätze sollen durch die unmittelbare Rückkopplung aus experimentellen Ergebnissen mittels synchrotronstrahlungsbasierten operando-Spektroskopie- und Mikroskopie-Methoden getrieben werden. CatLab ist durch die Konstellation der Kernpartner, die Einbettung in die Berliner Wissenschaftslandschaft als auch die Einbindung von Industriepartnern ideal aufgestellt, um entlang der gesamten Innovationskette langfristig und systemisch erhebliche Wissensgewinne zu generieren und essentielle technologische Lösungen für die Etablierung einer Wasserstoffwirtschaft in Kooperation mit Industriepartnern bis zur Marktreife bereitzustellen.
Das Projekt "CatLab - Wasserstoff weitergedacht: Dünnschichtkatalysatoren für eine nachhaltige Chemie mit erneuerbaren Energien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Fritz-Haber-Institut durchgeführt. Ein Kernelement eines CO2-neutralen Energiesystems ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff und dessen energiegünstige Umwandlung in Grundchemikalien und synthetische Kraftstoffe im industriell- globalen Maßstab. Das HZB für Materialien und Energie GmbH und die Max- Planck-Institute FHI und CEC bündeln daher ihre Kompetenzen in der Katalyseforschung, der Dünnschicht- und Nanotechnologie sowie der operando-Analytik, um gemeinsam die Forschungsplattform CatLab zu schaffen. Im Rahmen des Aufbauprojekts sollen mit einem neuartigen, auf Dünnschichttechnologie aufbauendem Ansatz in der Katalysatorsynthese die für die Erzeugung, Umwandlung und den Transport von wasserstoff-basierten chemischen Energieträgern notwendigen bahnbrechenden Innovationen realisiert und diese für den Einsatz bis auf industriellen Maßstab vorbereitet werden. Ausgehend vom langjährigen Erfahrungsschatz in der Grenzflächenkatalyse soll unterstützt von Methoden der Digitalen Katalyse ein wissensbasierter Ansatz in der Katalysatorsynthese etabliert werden. Dieser wird gestützt durch das Knowhow aus Dünnschicht- und Nanotechnologie. Erfolg und Weiterentwicklung der Syntheseansätze sollen durch die unmittelbare Rückkopplung aus experimentellen Ergebnissen mittels operando-Elektronenmikroskopie als auch synchrotronstrahlungsbasierten operando-Spektroskopie- und Mikroskopie-Methoden getrieben werden. Parallel zu den anspruchsvollen wissenschaftlichen Fragestellungen steht ein frühzeitiges Einbinden von Industriepartnern im Fokus des CatLab. Auf den Erkenntnissen der Modellsysteme soll die verfahrenstechnische Expertise der Industriepartner eingebunden werden, um Möglichkeiten und Umsetzungsschritte für ein Hochskalieren der Prozesse auf industrielle Maßstäbe zu eruieren. Schon bei der Untersuchung der für alle Katalysatoren zentralen Aspekte Aktivität und Selektivität werden die Industriepartner mit dem Design von Modellreaktoren das CatLab im Rahmen von Public Private Partnership.
Das Projekt "Reallabor zur Herstellung von FT-Treibstoffen und SNG aus Biomasse und biogenen Reststoffen für die Land- und Forstwirtschaft (FT/SNG-Reallabor)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Bedeutung des Projekts für die Praxis: Der fortschreitende Klimawandel macht es unabdingbar, möglichst rasch konkrete und wirk-same Maßnahmen einzuleiten, um weitergehende Folgen für Mensch und Natur zu verhin-dern. Dabei sind alle Branchen gefordert, entsprechende Konzepte zu erarbeiten und auch rasch umzusetzen. Für die Land- und Forstwirtschaft heißt das kompakt zusammengefasst 'Raus aus dem Öl'. Der Energieverbrauch der Landwirtschaft ist mit 22 PJ vergleichsweise gering und entspricht auch nur etwa 10 % der derzeit bereits eingesetzten Bioenergie. Umso mehr stellt sich die Frage, warum sich nicht die Land- und Forstwirtschaft selbst die nötigen Treibstoffe und synthetisches Erdgas aus Holz bzw. aus biogenen Reststoffen und Abfällen produziert? Wesentliche Kernkomponenten der dafür erforderlichen Technologien wurden in Österreich entwickelt und sind nun - auch weitgehend industriell erprobt - großtechnisch verfügbar. Die erforderlichen Ressourcen in Bezug auf Holz und biogene Rest- und Abfallstoffe sollten vorhanden sein, wenn man davon ausgeht, dass die Wärme- und Stromerzeugung aus Biomasse künftig keine großen Wachstumsmärkte darstellen. Einerseits, da der Wärmebedarf in künftigen Gebäuden abnehmen und andererseits Strom aus anderen erneuerbaren Quellen kostengünstiger herstellbar sein wird. Für die Umstellung der kompletten Landwirtschaft auf Bioenergie wären etwa 1-2 Millionen Tonnen Biomasse bzw. biogenen Reststoffe und Abfälle erforderlich. Der dadurch von der Land- und Forstwirtschaft erzielbare Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstosses wäre beispielgebend für andere Branchen und auch die damit verbundene Reduktion des CO2 Footprints der Produkte könnte mittelfristig auch Wettbewerbsvorteile ergeben. Die Land- und Forstwirtschaft könnte damit ein erster Wirtschaftszweig mit voll-ständiger Energieversorgung aus erneuerbarer Energie sein. Mit einer derartigen Umstellung wird weiters die Abhängigkeit von zugekauften Treibstoffen (fossil als auch erneuerbar) minimiert und damit die Krisensicherheit erhöht. Aktuelle Ausgaben für den Diesel in der Land- und Forstwirtschaft liegen bei ca. 300 Millionen Euro bei Gesamtausgaben für die Energie in diesem Sektor von 500 Millionen Euro. Würde die Produktion der Treibstoffe und des Erdgases unter Einhaltung bestimmter Mindestgrößen für die Produktionsanlagen regional verteilt in Österreich erfolgen, würde zusätzlich eine maxi-male Wertschöpfung in den Regionen erzielt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Auslegung einer innovativen Gasreinigung für Rohgase aus der Vergasung biogener Einsatzstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Bewertung von Technologien zur flexiblen Herstellung (Polygeneration) von Strom und synthetischen Energieträgern (z.B. Fischer-Tropsch-Kraftstoff, Methan, Methanol) basierend auf der Vergasung von Reststoffen (Biomasse, Abfälle, etc.). Kern des Prozesses ist die Vorbehandlung und Vergasung der Reststoffe zur Erzeugung eines hochkalorischen Rohgases sowie dessen Aufbereitung zur Bereitstellung eines Synthesegases in der erforderlichen Qualität. Je nach Strombedarf im Netz wird das Synthesegas unterschiedlich genutzt: a) Strombedarf (positiver bzw. hoher Strompreis): Das Synthesegases wird mittels eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozesses (GuD) effizient in Strom umgewandelt, welcher ins Netz eingespeist wird (sog. IGCC-Prozess). b) Stromüberschuss (negativer bzw. geringer Strompreis): Das Synthesegas wird mittels Katalyse in flüssige oder gasförmige Energieträger umgewandelt. Zur Konditionierung des Synthesegases kann Wasserstoff verwendet werden, welcher in Zeiten von Überschussstrom aus regenerativen Energiequellen mittels Elektrolyse hergestellt wird. Der Sauerstoff als Nebenprodukt der Elektrolyse kann als Vergasungsmittel verwendet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Heißgasfilters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKN Sinter Metals Filters GmbH Radevormwald durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Bewertung von Technologien zur flexiblen Herstellung (Polygeneration) von Strom und synthetischen Energieträgern (z.B. Fischer-Tropsch Kraftstoff, Methan, Methanol) basierend auf der Vergasung von Reststoffen (Biomasse, Abfälle, etc.). Kern des Prozesses ist die Vorbehandlung und Vergasung der Reststoffe zur Erzeugung eines hochkalorischen Rohgases. Im Rahmen des Teilprojektes wird GKN einen neuartigen Heißgasfilter für Temperaturen größer als 500 Grad Celsius entwickeln, der den korrosiven Bestandteilen in den Rohgasen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen standhält.
Das Projekt "Teilvorhaben: Maximierung der Kohlestoffnutzung aus Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mitsubishi Power Europe GmbH durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Bewertung von Technologien zur flexiblen Herstellung (Polygeneration) von Strom und synthetischen Energieträgern (z.B. Fischer-Tropsch-Kraftstoff, Methan, Methanol) basierend auf der Vergasung von Reststoffen (Biomasse, Abfälle, etc.). Kern des Prozesses ist die Vorbehandlung und Vergasung der Reststoffe zur Erzeugung eines hochkalorischen Rohgases sowie dessen Aufbereitung zur Bereitstellung eines Synthesegases in der erforderlichen Qualität. Je nach Strombedarf im Netz wird das Synthesegas unterschiedlich genutzt. Bei Strombedarf (positiver bzw. hoher Strompreis) wird das Synthesegases mittels eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozesses (GuD) effizient in Strom umgewandelt, welcher ins Netz eingespeist wird (sog. IGCC-Prozess). Bei Stromüberschuss (negativer bzw. geringer Strompreis) wird das Synthesegases mittels Katalyse in flüssige oder gasförmige Energieträger umgewandelt. Zur Konditionierung des Synthesegases kann Wasserstoff verwendet werden, welcher in Zeiten von Überschussstrom aus regenerativen Energiequellen mittels Elektrolyse hergestellt wird. Der Sauerstoff als Nebenprodukt der Elektrolyse kann als Vergasungsmittel verwendet werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll die gesamte Prozesskette vom Rohstoff (Reststoffe) bis zum Produkt (Strom bzw. synthetischer Energieträger) technisch weiterentwickelt und im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit optimiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchungen zur Vergasung von Reststoffen mit dem HTW-Verfahren und der Zweibett-Wirbelschichtvergasung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energiesysteme und Energietechnik durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Bewertung von Technologien zur flexiblen Herstellung (Polygeneration) von Strom und synthetischen Energieträgern (z.B. Fischer-Tropsch-Kraftstoff, Methan, Methanol) basierend auf der Vergasung von Reststoffen (Biomasse, Abfälle, etc.). Kern des Prozesses ist die Vorbehandlung und Vergasung der Reststoffe zur Erzeugung eines hochkalorischen Rohgases sowie dessen Aufbereitung zur Bereitstellung eines Synthesegases in der erforderlichen Qualität. Je nach Strombedarf im Netz wird das Synthesegas unterschiedlich genutzt. Bei Strombedarf (positiver bzw. hoher Strompreis) wird das Synthesegases mittels eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozesses (GuD) effizient in Strom umgewandelt, welcher ins Netz eingespeist wird (sog. IGCC-Prozess). Bei Stromüberschuss (negativer bzw. geringer Strompreis) wird das Synthesegases mittels Katalyse in flüssige oder gasförmige Energieträger umgewandelt. Zur Konditionierung des Synthesegases kann Wasserstoff verwendet werden, welcher in Zeiten von Überschussstrom aus regenerativen Energiequellen mittels Elektrolyse hergestellt wird. Der Sauerstoff als Nebenprodukt der Elektrolyse kann als Vergasungsmittel verwendet werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll die gesamte Prozesskette vom Rohstoff (Reststoffe) bis zum Produkt (Strom bzw. synthetischer Energieträger) technisch weiterentwickelt und im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit optimiert werden. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung der HTW- und Zweibett-Wirbelschichtvergasung zur Konversion verschiedener Reststoffe sowie die Demonstration der gesamten Prozesskette einschließlich Gasaufbereitung und Synthese im Pilotmaßstab. Mit Hilfe validierter Modelle soll eine Hochskalierung der Prozesskette ermöglicht werden.
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