Das Projekt "The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.
Das Projekt "Funktionsintegrierte Leichtbaustrukturen zur effizienten Energiebereitstellung und -speicherung - HSZG-Antrag" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Im Fokus steht die Entwicklung funktionsintegrierter Leichtbaustrukturen zur effizienten Energiebereitstellung und -speicherung. In einer Kooperation zwischen dem Fraunhofer IWU und der Hochschule Zittau/Görlitz wurden dazu drei wissenschaftlich, technisch und - im Hinblick auf die spätere Anwendbarkeit - gesellschaftspolitisch bedeutsame Themen definiert. Die im Zuge der Energiewende vermehrt auftretenden zeitlichen Differenzen zwischen der Bereitstellung von Energie und dem Energiebedarf, erfordert die Entwicklung effizienter, flexibler Energieanlagen und -speicher zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Für eine ökonomische, ökologische und sozial nachhaltige Transformation der Kohleregion Lausitzer Revier und zur Entwicklung einer international sichtbaren Modellregion, haben das IPM und das IWU drei Teilprojekte definiert. Das Teilprojekt 1 (EFREX), Projektleiter: Prof. Kratzsch, HSZG, fokussiert auf die Effizienzsteigerung thermischer Energiespeicher durch modulare elektro-, mechano- und thermochemische Energiezu- und -abführeinheiten in Verbindung mit hochwärmedämmenden funktionsintegrierten Leichtbau-Sicherheits-Behältern für den Exergieerhalt. Im Teilprojekt 2 (FUTURE), Projektleiter: Prof. Scholz, Fraunhofer IWU, steht die Entwicklung funktionsintegrierter Turbinenschaufeln in hybrider Leichtbauweise für effiziente Industriedampfturbinen im Vordergrund. Gegenstand des Teilprojekts 3 (FUMAG), Projektleiter Prof. Worlitz, HSZG, ist die Entwicklung funktionsintegrierter magnetgelagerter Hochgeschwindigkeits-Speichersysteme. Die synergetische Bearbeitung der Teilprojekte birgt ein großes Innovations- und wirtschaftliches Verwertungspotential und bildet die Grundlage zur wertschöpfenden Zusammenführung der regionalen Branchen. Die wissenschaftlich-technische Umsetzung des Projekts 'LuE' erfolgt in enger Einbindung der fachspezifischen Expertise von regionalen Industrie- und Forschungspartnern.
Das Projekt "Teilprojekt B05: Robuste absorptionsspektroskopische Diagnosemethoden für Kohlestaubverbrennungs-prozesse: Verfahren zur Bestimmung von Gasspezies, Gastemperaturen und der Partikelbeladung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik durchgeführt. Auf Basis verschiedener absorptionsspektroskopischer Methoden werden neue, robuste, probennahmefreie in-situ-Messtechniken entwickelt, die unter den Bedingungen turbulenter Kohlestaubfeuerungen eine Bestimmung prozessrelevanter Gasspezies (H2O, CO, CO2, C2H2 oder HCl) sowie der Gastemperatur ermöglichen, um diese dann für die experimentelle Validierung von Verbrennungsmodellen sowie für die Regelung von Oxyfuel-Prozessen nutzbar zu machen. Hierzu werden an unterschiedlichen hierarchisch aufgebauten Brennerkonfigurationen unter zunehmend komplexeren, thermochemischen Randbedingungen (ein-/zweiphasig, nicht-reaktiv/chem.-reaktiv) Oxyfuel-Bedingungen untersucht und die Erkenntnisse sukzessive auf technische Feuerungsanlagen übertragen sowie für deren Prozessoptimierung nutzbar gemacht.
Das Projekt "Diffusion and advection with sorption of anions, cations and non-polar molecules in organo-clays at varying thermo-chemical conditions - validation by analytical methods and molecular simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. The sorption of anions in geotechnical multibarrier systems of planned high level waste repositories (HLWR) and of non-ionic and organic pollutants in conventional waste disposals are in the center of recent research. In aquatic systems, persistent radionuclides such as 79Se, 99Tc, 129I exist in a form of anions. There is strongly increasing need to find materials with high sorption capacities for such pollutants. Specific requirements on barrier materials are long-term stability of adsorbent under various conditions such as T > 100 C, varying hydrostatic pressure, and the presence of competing ions. Organo-clays are capable to sorb high amounts of cations, anions and non-polar molecules simultaneously having selectivity for certain ions. This project is proposed to improve the understanding of sorption and desorption processes in organo-clays. Additionally, the modification of material properties under varying chemical and thermal conditions will be determined by performing diffusion and advection experiments. Changes by sorption and diffusion will be analyzed by determining surface charge and contact angles. Molecular simulations on models of organo-clays will be conducted in an accord with experiments with aim to understand and analyze experimental results. The computational part of the project will profit from the collaboration of German partner with the group in Vienna, which has a long standing experience in a modeling of clay minerals.
Das Projekt "Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs - Teilvorhaben: Thermochemie und -physik (TCP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH durchgeführt. Ab 2050 soll die Energieerzeugung nahezu vollständig dekarbonisiert erfolgen. Gleichzeitig sollen die Sicherheit der Energieversorgung gewährleistet, vorhandene Energieinfrastruktur genutzt und negative gesellschaftliche Auswirkungen vermieden werden. Zu dieser zentralen Zielstellung soll das FuE-Vorhaben VeRa einen Beitrag leisten, indem die überwiegend fossilen Regelbrennstoffe thermischer Kraftwerke schrittweise durch Biomassen ersetzt werden. Diese bereits in Teilen praktizierte Co-Feuerung führt u.a. zur nachhaltigen Minderung der CO2-Emissionen, erlaubt die Nutzung der vorhandenen Energieinfrastruktur (Anwendung in vorhandenen thermischen Kraftwerken) und leistet einen wirtschaftlichen Beitrag (Bereitstellung gesicherter Leistung, Kostenoptimierung). Dabei müssen korrosions-, verschmutzungs-, und verschlackungsbedingte Ausfälle thermischer Kraftwerke auf ein betriebswirtschaftlich akzeptables Minimum reduziert werden. Die GTT wird sich in diesem Rahmen mit der Erstellung zweier konsistenter thermochemischer Datenbanken (Hochtemperaturphasen und Phasen am und unter dem Taupunkt von wässrigen Lösungen) befassen. Mit Hilfe dieser Daten soll simuliert werden, wie durch Mischungen von verschiedenen Brennstoffqualitäten Verschmutzungsprobleme vermieden und der Betrieb optimiert werden können.
Das Projekt "Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs (VeRa) - Teilvorhaben: Thermochemische Daten und Ascheverhalten (VeRa-TA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-2: Werkstoffstruktur und -eigenschaften durchgeführt. Das Verbundvorhaben beschäftigt sich mit der Erarbeitung von Werkzeugen zur Vorhersage und Bewertung von Verschlackung und Verschmutzung sowie Kondensation wässriger korrosiver Phasen beim Einsatz unterschiedlicher biogener Brennstoffe und bei Brennstoffmischungen aus Regelbrennstoffen und alternativen Brennstoffen mit hohem biogenem Anteil in konventionellen Kraftwerken. Die Ziele dieses Teilvorhabens liegen vor allem im Bereich der Grundlagengewinnung zum Asche- und Spurstoffverhalten in Verbrennungsprozessen und der Ermittlung und Modellierung spezifischer thermochemischer Stoffdaten.
Das Projekt "Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs - Teilvorhaben: Bewertung und Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs in thermischen Kraftwerken durch Experimente, Modellentwicklung und Simulation." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik durchgeführt. VeRa ist ein Forschungsprojekt zum schrittweisen Ersatz von fossilen Regelbrennstoffen in thermischen Kraftwerken durch Biomassen. Diese Co-Feuerung führt u.a. zur nachhaltigen Minderung der CO2-Emissionen, erlaubt die Nutzung der vorhandenen Energieinfrastruktur und leistet einen wirtschaftlichen Beitrag durch Kostenoptimierung und Bereitstellung gesicherter Leistung. Durch den verstärkten Einsatz von Biomassen ändert sich die Zusammensetzung des Rauchgases durch neue Asche- und Gaskomponenten was in Folge zu einem neuen bzw. erweiterten Potential für die Bildung von Verschlackungen, Verschmutzungen und Korrosion entlang des Rauchgasweges führt. Der Lösungsansatz dieses Projekts ist die Erarbeitung von Werkzeugen zur Vorhersage und Bewertung von Verschlackung und Verschmutzung sowie Kondensation wässriger korrosiver Phasen beim Einsatz unterschiedlicher biogener Brennstoffe bzw. Brennstoffmischungen mit hohem biogenem Anteil. Die kurzfristig realisierbare Mitverbrennung soll Biomassen als Alternative zu fossilen Brennstoffen etablieren und langfristig in einer vollständigen Umstellung auf alternative biogene Brennstoffe münden. Dieses Ziel wird sowohl mit der Weiterentwicklung von Verschmutzungsmodellen für CFD Simulationen als auch mit einem für diese Anforderungen weiterentwickelten Vorhersage-Tool verfolgt. Unter Anwendung der Softwaretools kann eine geeignete, im Hinblick auf die Minimierung von Verschmutzungsproblemen optimierte Mischung verschiedener Brennstoffqualitäten und dadurch eine Betriebsoptimierung erreicht werden. Grundlage für die Weiterentwicklung der Werkzeuge ist eine zu generierende thermochemische Oxid-Salz-Datenbank sowie die Integration von Kinetiken für langsame Reaktionen und Kondensationsvorgänge. Die Modellentwicklungen werden durch Versuche, Messungen und Analysen im Labor-, Technikums- und Pilotmaßstab unterstützt. Messkampagnen in vier Kraftwerken liefern die notwendigen Validierungsdaten und Erkenntnisse für den industriellen Maßstab.
Das Projekt "Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs -Teilvorhaben: Experimentelle Grundlagen zur Verminderung des Belagsbildungs- und Korrosionspotentials in Kraftwerkskesseln bei schrittweisem Ersatz von Regelbrennstoffen durch biogene Ersatzbrennstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - Professur für Energieverfahrenstechnik und thermische Rückstandsbehandlung durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Verbundvorhabens VeRa ist die Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen sowie die Entwicklung geeigneter Werkzeuge, um die überwiegend fossilen Regelbrennstoffe thermischer Kraftwerke schrittweise durch Biomassen ersetzten zu können. Aufgrund der spezifischen Brennstoffeigenschaften ist davon auszugehen, dass die schrittweise Erhöhung des Biomasseanteils zu erheblichen Problemen hinsichtlich Ansatzbildung und Korrosion führen wird. Dieses Teilprojekt hat die Zielstellung, die komplexen Wechselwirkungen in den Aschesystemen experimentell zu untersuchen und zu systematisieren sowie dazu geeignete Analysemethoden weiterzuentwickeln und anzuwenden, um letztlich mithilfe von Brennstoffklassen das Potential zur Ansatzbildung für eine breite Palette an Brennstoffmischungen abschätzen zu können. Neben der ausführlichen chemisch-mineralogischen Charakterisierung (RFA, XRD, REM-EDX/WDX) unterschiedlichster Brennstoffe werden die Wechselwirkungen auf Basis von Temperreihen sowie Impedanzspektroskopie untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Weiterentwicklung der Analysenmethoden LIBS und ETV-ICP OES zur Brennstoff- und Multielementanalyse, Speziation sowie zur Untersuchung der Mobilisierung von Ansatzbildern unter Prozessgasatmosphäre. Die experimentellen Untersuchungen werden mit thermochemischen Berechnungen begleitet. Im Ergebnis ist die Bildung von Brennstoffklassen (Kategorisierung der zur Ansatzbildung führenden Wechselwirkungen) vorgesehen, welche den Betreibern eine Abschätzung des Ansatzbildungspotentials für eine große Bandbreite an Brennstoffen ermöglicht. Unter Zuhilfenahme der methodisch weiterentwickelten Analysetechniken können die zur Klasseneinteilung notwendigen Brennstoffeigenschaften perspektivisch 'online' ermittelt werden. Alle Ergebnisse fließen in die Arbeiten der Projektpartner ein, welche ein auf CFD- und thermochemischer Modellierung basierendes Vorhersagetool zur Minimierung der Ansatzbildung entwickeln.
Das Projekt "AMTheS - Anwendungsorientierte Materialcharakterisierung für thermochemische Wärmespeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, für relevante Anwendungen thermischer Energiespeicherung aus dem Gebäude- und Industriebereich, eine anwendungsbezogene Bewertungsmethode für Sorptionsspeichermaterialien zu erstellen. Dazu werden geeignete Sorptionsprozesse identifiziert. Geeignet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Speichermaterial die technischen Anforderungen der Anwendung, wie Speicherkapazität, Lade- und Entladeleistung oder Stabilität, über die zu erwartende Zyklenzahl erfüllt und gleichzeitig einen wirtschaftlichen Einsatz ermöglicht. Bisher werden thermochemische Materialien entwickelt und charakterisiert und mit den so gewonnenen Eigenschaften mögliche Anwendungen identifiziert. Oder es wird für eine ausgewählte Anwendung, beispielsweise die saisonale Speicherung solarthermischer Wärme, ein geeignetes Speichermaterial gesucht. Das hier vorgeschlagene Verfahren kann deutlich schneller verlässliche Informationen zum Verhalten neuer Materialien in aussichtsreichen Anwendungen liefern. Am Ende des Projekts sollen quantitative Aussagen möglich sein, inwiefern ausgewählte und zurzeit in der internationalen Diskussion befindliche thermochemische Speichermaterialien im Hinblick auf die technische Machbarkeit und die wirtschaftliche Realisierbarkeit für Anwendungen thermischer Energiespeicher, die im Zuge der Energiewende relevant sind, in Frage kommen. Damit können dann besonders aussichtsreiche Material/Anwendungs-Paare in Zusammenarbeit mit der Industrie bis zur Pilot- oder Demonstrationsanlage entwickelt und schließlich in den Markt eingeführt werden. Außerdem können ungeeignete Material/Anwendungs-Paare benannt und zukünftig ausgeschlossen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technische Validierung der CO2-verbrauchenden POX" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Zur Erreichung der Ziele der Bundesregierung und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen in dem Bereich Chemie soll im Projekt SCOORE eine CO2-verbrauchende Synthesegasherstellung untersucht werden. Dazu werden die BASF SE und die TU Bergakademie Freiberg gemeinsam eine großtechnisch umsetzbare Fahrweise für die nicht-katalytische partielle Oxidation von Methan innerhalb einer CO2-angereicherten Atmosphäre entwickeln, um ein Kohlenmonoxid-reiches Synthesegas (Bereich H2/CO = 1/1 molar) zu erzeugen und zu überprüfen, ob dafür Modifikationen an Anlagenteilen (z.B. neue CO2-tolerante Brennertechnologie) notwendig sind. Das Projekt fokussiert auf die Entwicklung von Methoden für die Beschreibung der thermo-chemischen Prozesse und die experimentelle Überprüfung im technischen Maßstab für eine sichere und spezifikationsgerechte Syntheseerzeugung sowie das dafür benötigte Brennerdesign. Dazu wird die TU Bergakademie Freiberg auf Basis von Verfahrensdaten aus der Industrie und Versuchsdaten aus der eigenen 5-MW-Versuchsanlage neue, verbesserte CFD-basierte Rechenmodelle entwickeln und diese für die Entwicklung eines neuen Betriebskonzepts einsetzen. Die TU Bergakademie Freiberg wird die neue Prozessführung im halbtechnischen Maßstab testen, messtechnisch analysieren und das Verhalten der Anlage mittels hochaufgelöster CFD-Rechnungen abbilden. Auf Basis dieser experimentellen Ergebnisse und der Modellrechnungen werden bei BASF an einer bestehenden Anlage Umbauarbeiten durchgeführt, die einen Demonstrationsversuch im technischen Maßstab ermöglichen und damit die Skalierbarkeit des Verfahrens nachweisen. Eine erfolgreiche Umsetzung des Projektes SCOORE würde der chemischen Grundstoffindustrie einen Zugang zu einer der wichtigsten Basischemikalien frei von direkten CO2-Emissionen schaffen und damit einen wesentlichen Baustein für nachhaltige Wertschöpfungsketten zur Verfügung stellen, die zudem das Potenzial hat, in Zukunft sogar CO2-negativ zu sein.
| Origin | Count |
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| Bund | 186 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 186 |
| License | Count |
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| offen | 186 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 137 |
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