Das Projekt "Teilprojekt ISE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Eine Schwierigkeit in der PEMWE Technologie ist, dass der technologische Fortschritt durch zu lange Entwicklungszyklen zu einer verzögerten Markteinführung systemrelevanter Technologien für die nachhaltige Wasserstofferzeugung führt und dadurch den Prozess der Energiewende gefährdet. Zentrales Ziel von HyThrougGen ist daher die signifikante Beschleunigung der Entwicklungszyklen für die PEMWE durch konsequenten Einsatz von Hochdurchsatzverfahren in dem Dreiklang Materialtests, Komponentenherstellung und Vollzelltests. Die in HyThroughGen entstehenden Verfahren, Methoden und Prozesse sollen es dabei in Zukunft ermöglichen, vielversprechende Materialien und Komponenten innerhalb von 2-3 Jahren anstelle der üblichen 10 Jahre für die Eignung in der Wasserelektrolyse zu bewerten. HyThroughGen hat somit das Potential, die Einführung kritischer Komponenten für die Energiewende deutlich zu beschleunigen.
Das Projekt "MONIKA - Methanol aus Strom und CO2 einer Abfallverbrennungsanlage - Untersuchungen zur CO2-Abscheidung mit Kalkstein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energiesysteme und Energietechnik (EST) durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll die Herstellung von Methanol aus Strom und CO2 einer Abfallverbbrennungsanlage (MVA) untersucht werden. Der in der MVA generierte Strom wird (teilweise) zur Produktion von Wasserstoff mittels Elektrolyse verwendet. Der Wasserstoff reagiert mit dem aus dem Abgas der MVA abgeschiedenen CO2 zu Methanol. Zur CO2-Abscheidung soll das Carbonate-Looping-Verfahren eingesetzt werden, welches einen deutlich niedrigeren Wirkungsgradverlust (ca. 6 %-Punkte bei Kohlekraftwerken) und relativ geringe CO2-Abscheidungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Waschverfahren verspricht . Das Verfahren wurde bereits im Pilotmaßstab (1-2 MWth) erfolgreich getestet. Ziel des Vorhabens ist zu ermitteln, inwiefern dieses Konzept zur Herstellung von Methanol für eine Nachrüstung an eine bestehende MVA technisch und ökonomisch geeignet ist. Dies umfasst zum einen die Eignung des CaL-Verfahrens für die CO2-Abscheidung aus den Abgasen einer MVA und zum anderen die Optimierung der stofflichen und wärmetechnischen Integration der einzelnen Komponenten in den Gesamtprozess. Darüber hinaus soll ein Konzept für eine Demonstrationsanlage entwickelt und dessen Kosten abgeschätzt werden. Das Arbeitsprogramm umfasst 1) Versuche in einer 1 MWth Pilotanlage zur Erprobung des Carbonate-Looping-Verfahrens für die CO2-Abscheidung aus den Abgasen einer MVA, 2) die Optimierung der stofflichen und wärmetechnischen Integration der einzelnen Komponenten in den Gesamtprozess und 3) die Entwicklung eines Konzepts für eine Demonstrationsanlage und Abschätzung deren Kosten.
Das Projekt "Behandlung von Abwässern aus Olivenölmühlen in Griechenland (GreOlive)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein zur Förderung des Technologietransfers an der Hochschule Bremerhaven e.V., Technologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven durchgeführt. Bei der Olivenölherstellung fallen stark belastete Abwässer an, welche i.d.R. nicht sachgerecht entsorgt werden und somit ökologische Risiken bergen. Das Ziel dieser Studie ist es, basierend auf theoretischen Abwägungen, als auch initialen Messungen geeignete Verfahren (Anzahl 1-3) für die Behandlung von Abwässern aus Olivenölmühlen in Griechenland zu identifizieren. Die Studie beinhaltet eine ausführliche Literaturrecherche sowie eine präzise Analyse der Situation vor Ort. Bewertet wird die Eignung der Verfahren anhand wirtschaftlicher und technischer Kriterien. Eine intensivere laborpraktische Bewertung als auch die Umsetzung im Rahmen einer Pilot-Anlage sollen schließlich in dem vorzubereitenden AiF-Folgevorhaben erfolgen. Durchgeführt wird die Studie von dem Forschungsdienstleister ttz Bremerhaven und dem Beratungsunternehmen aqua consult. Die Arbeiten stärken die Marktpositionen der Kooperationspartner und deren Beziehungen untereinander, fördern den interkulturellen Austausch und tragen zu einer Verbesserung der ökologischen Situation in Griechenland bei.
Das Projekt "E-FloA - Elektrolyt-Floating-Analyse an Lithium-Ionen-Zellen mit dem Ziel der Quantifizierung der Elektrolytdegradation und Deckschichtbildung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, MEET Batterieforschungszentrum durchgeführt. VORLÄUFIGER TEXT Die Alterung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) steht laut Literatur maßgeblich in Zusammenhang mit der Zersetzung des Batterieelektrolyten. Diese äußert sich durch Gasbildung, Austrocknung der Zelle bzw. Verbrauch des Elektrolyten und Bildung von Deckschichten. Diese Alterungsprozesse laufen parallel zu den Hauptreaktionen während des Lade und Entladevorgangs, und zusätzlich während die LIB ruht, ab. Ein Schlüssel zur Bestimmung der Alterungsrate - und den Einfluss der Elektrolyte darauf - ist es, den Umfang der parasitären Nebenreaktionen zu vermessen und zu quantifizieren. Dies ist speziell während der Nutzung kommerzieller LIB schwer, da kein direkter messtechnischer Zugriff auf die ablaufenden Reaktionsprozesse möglich ist. Deswegen wird nach einem Verfahren gesucht, dass die ablaufenden Reaktionen in-situ quantifiziert und an einer kommerziellen Zelle messbar macht. Mit einem solchen Verfahren ließe sich die Zersetzungsrate und damit die Eignung einer Elektrolytmischung unter verschiedenen kalendarischen Alterungsbedingungen untersuchen. Im Rahmen dieses Projektes soll ein Verfahren zur in-situ Ermittlung der Elektrolytzersetzung entwickelt werden und anhand bekannter Elektrolyte getestet werden. Anwendung soll das neu entwickelte Verfahren direkt unter realen Anwendungsbedingungen in der Testung unterschiedlicher Elektrolyt-Additiv-Kombinationen finden, um diese auch in Bezug auf die Alterung der Zellen mit kurzen Rückkopplungszeiten zu optimieren. Weiterhin soll die Formierung im Detail betrachtet werden, um mögliche Additive für die Bildung einer stabilen SEI-Schicht identifizieren zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben B: Integration KI-Modul in einen Workflow zur automatischen Georeferenzierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WISUTEC als Zweigniederlassung der G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Im Rahmen der Digitalisierung im Land- und Flächenmanagement wurden in den letzten Jahren vermehrt Kartendokumente digital bereitgestellt. Die Kartendokumente und deren Digitalisate z.B. aus den Bereichen des Altbergbaus oder der Geologie beinhalten wertvolle räumliche Informationen. Diese räumlichen Informationen repräsentieren Kenntnisse, welche mit großem Aufwand über Jahrzehnte, tlw. Jahrhunderte generiert wurden. Hinweise zu Lagerstätten, unterirdischen Altbergbau oder auch Bohrungsdaten stellen äußerst wertvolles Wissen dar. Allerdings können diese Informationen erst dann recherchierbar und auswertbar gemacht werden, wenn diese Digitalisate einen Raumbezug erhalten und somit ausgewertet werden können. Der Prozess der geographischen Referenzierung der Rasterdaten wird im Folgenden als Georeferenzierung bezeichnet und derzeit noch manuell in einem IT-gestützten Workflow durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht in der Schaffung einer kostengünstigen automatisierten Lösung zur Erfassung eines Teils der Bildinformationen (Punk, Symbole) mit Hilfe von Methoden künstlicher Intelligenz (KI). Im Ergebnis des Projektes sollen: - Methoden der Künstlichen Intelligenz und Bilderkennungsverfahren praktisch angewandt werden und auf ihre Eignung hin getestet, - diese Verfahren in einen Workflow zur sicheren Erkennung von Passpunkten zur Durchführung von Georeferenzierung von Kartenwerken implementiert und - ein Prototyp einer Softwarelösung hierfür entwickelt werden. Das Teilvorhaben B konzentriert sich auf die Bearbeitung der Punkte 2 und 3.
Das Projekt "Teilvorhaben: Designentwicklung für die additive Fertigung von Schiffsgetrieben (XXL3D.design)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von REINTJES GmbH durchgeführt. Die Herstellung von großskaligen Produkten mit Unikatcharakter gestaltet sich in der Regel energie- und ressourcenintensiv durch große zu handhabende Abmessungen und Gewichte, eine oftmals überdimensionierte Auslegung sowie hohe spezifische Energiebedarfe der eingesetzten Fertigungsverfahren. Einige Herstellungsprinzipien, wie beispielsweise das Gussverfahren bei Schiffsgetriebegehäusen, benötigen zusätzliche Ressourcen in Form eines Modellbaus. Das Ergebnis dieses Vorhabens soll den Energiebedarf des Herstellungsprozesses um 30% reduzieren. Weiterhin sollen Fertigungs- und Beschaffungszeiten halbiert sowie die Materialkosten gesenkt werden. Außerdem sollen neue Anwendungen, wie z.B. gewichts- und lastoptimierte Getriebegehäuse sowie hoch individualisierte Getriebe, ermöglicht werden. Ein Fokus liegt im Design von additiv herstellbaren und somit ressourcenschonenden Getriebegehäusen. Hierzu werden Materialkennwerte ermittelt und in die Simulationsumgebung, die nicht nur die Funktion, sondern auch den energiearmen Fertigungsprozess beinhaltet, integriert. In Designkatalogen werden die Ergebnisse für Beispielstrukturen zusammengefasst. Die Eignung des Verfahrens wird mittels eines Demonstratorgetriebes nachgewiesen.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur zweidimensionalen Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Wasseroberfläche von Flüssen mittels Radar zur Bestimmung von Durchflussmengen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Institut für Küstenforschung durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, mit Hilfe eines Radarmesssystems die Strömung an der Wasseroberfläche von Flüssen flächenhaft zu vermessen. Die so gewonnenen Oberflächenströmungen sollen für die Ermittlung von Durchflussmengen genutzt werden. Das verwendete Messsystem besteht aus einem X-Band Radar, das den Doppler- Versatz des Radarsignals für jede Entfernungszelle entlang des Radarstrahls abtastet. Die Messungen werden bei verschiedenen Azimut-Winkeln von zwei Positionen aus durchgeführt, um daraus zweidimensionale Bewegungsfelder zu errechnen. Zur Ermittlung der Oberflächenströmung muss der Einfluss des Windes auf die Bewegung der Wasseroberfläche ermittelt und von der vom Radar gemessenen Gesamtbewegung der Wasseroberfläche abgezogen werden. Die Bestimmung dieses Windeinflusses auf die Radar- Rückstreuung von der Wasseroberfläche und der daraus errechnete Doppler-Versatz bei unterschiedlichen Windsituationen (Windrichtung relativ zum Flusslauf, Windgeschwindigkeit, Temperaturdifferenz Luft/Wasser, Homogenität des Windfeldes) bildet den Schwerpunkt der im Rahmen des beantragten Projektes vorgesehenen Untersuchungen. Dazu werden bei verschiedenen Windsituationen Feldexperimente durchgeführt. Neben den Radarmessungen wird das Strömungsprofil entlang des Flussquerschnitts mit Hilfe von Ultraschall-Messungen von Bord eines Bootes aus vermessen. Der Teil dieses Profils, der die Strömung an der Oberfläche repräsentiert, dient zur Validierung der aus den Radarmessungen gewonnenen Strömungen. Im Messbereich des Radars wird sowohl der Flussquerschnitt als auch die Topographie der angrenzenden Uferbereiche bestimmt, die im Falle eines Hochwassers überschwemmt werden. Aus den gewonnenen Oberflächenströmungen bei bekanntem Flussquerschnitt werden mit Hilfe eines bestehenden Modells (SIMK-Kalibrierverfahren) exemplarisch Durchflussmengen errechnet und mit den aus akustischen Messungen gewonnenen Durchflussmengen verglichen. Die Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung eines Radars zur Messung von Oberflächenströmungen werden untersucht und eine Abschätzung zur Eignung dieses Verfahrens für den automatischen Messbetrieb wird gegeben.
Das Projekt "Teilvorhaben: Separierung von biogenen Reststoffen als Basis zur effizienteren Energieerzeugung bei gleichbleibend hochwertiger stofflicher Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BEM Umweltservice GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es ein kostengünstiges Verfahrenskonzept zur flexiblen energetischen Nutzung von häuslichem Bioabfall gemeinsam mit Klärschlamm aufzuzeigen. Bioabfallpresswasser (PW) soll in Faultürmen kommunaler Kläranlagen zur bedarfsorientierten Biogaserzeugung eingesetzt und gleichzeitig die stoffliche Verwertung der festen Bestandteile des Bioabfalls (aBA) aufrechterhalten werden. Das Pilotvorhaben soll die flexible Anpassungsmöglichkeit der Biogasproduktion an den Eigenenergiebedarf und ggf. darüber hinaus an den Strommarkt demonstrieren. Die getrennte bedarfsorientierte energetische Verwertung der flüssigen und festen Bestandteile von Bioabfall stellt ein innovatives Konzept dar, häusliche Bioabfälle durch bestehende Verwertungskapazitäten kostengünstig energetisch zu nutzen. Das PW ist aufgrund des hohen Anteils leicht abbaubarer organischer Substanz und der daraus resultierenden guten Zugänglichkeit der Nährstoffe für die Mikroorganismen bestens geeignet, um als Co-Substrat in Faultürmen eingesetzt zu werden. Durch den deutlich höheren Energiegehalt und die rasche Abbaubarkeit im Vergleich zu Klärschlamm lassen sich sehr hohe Leistungsgradienten bei der Biogasproduktion erreichen. Es soll die Eignung des PW für flexible Biogasproduktion in Faultürmen kommunaler Kläranlagen sowie die Verwertung des aBA in Kompostierungsanlagen unter Praxisbedingungen untersucht und die technischen sowie ökonomischen Möglichkeiten und Rahmenbedingungen des Verfahrens im Pilotbetrieb durch das ISWA und LFKW der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem BEM Umweltservice GmbH analysiert und validiert werden. Das IER bewertet das Konzept im Kontext des zukünftigen Stromsystems, einschließlich der Systemdienstleistungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Separierung von biogenen Reststoffen als Basis zur effizienteren Energieerzeugung bei gleichbleibend hochwertiger stofflicher Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hauke Erden GmbH durchgeführt. Ziel des Kooperationsvorhabens der Universität Stuttgart und der Hauke Erden GmbH ist es ein kostengünstiges Verfahrenskonzept zur flexiblen energetischen Nutzung von häuslichem Bioabfall gemeinsam mit Klärschlamm aufzuzeigen ohne dabei die organische Masse dem natürlichen Stoffkreislauf zu entziehen. Bioabfallpresswasser (PW) soll in Faultürmen kommunaler Kläranlagen zur bedarfsorientierten Biogaserzeugung eingesetzt und gleichzeitig die stoffliche Verwertung der festen Bestandteile des Bioabfalls (aBA) aufrechterhalten werden. Das Pilotvorhaben soll die flexible Anpassungsmöglichkeit der Biogasproduktion an den Eigenenergiebedarf und ggf. darüber hinaus an den Strommarkt demonstrieren. Die getrennte bedarfsorientierte energetische Verwertung der flüssigen und die stoffliche Verwertung der festen Bestandteile von Bioabfall stellt ein innovatives Konzept dar, häusliche Bioabfälle durch bestehende Verwertungskapazitäten kostengünstig energetisch zu nutzen. Das PW ist aufgrund des hohen Anteils leicht abbaubarer organischer Substanz und der daraus resultierenden guten Zugänglichkeit der Nährstoffe für die Mikroorganismen bestens geeignet, um als Co-Substrat in Faultürmen eingesetzt zu werden. Durch den deutlich höheren Energiegehalt und die rasche Abbaubarkeit im Vergleich zu Klärschlamm lassen sich sehr hohe Leistungsgradienten bei der Biogasproduktion erreichen. Es soll die Eignung des PW für flexible Biogasproduktion in Faultürmen kommunaler Kläranlagen sowie die Verwertung des aBA in Kompostierungsanlagen unter Praxisbedingungen untersucht und die technischen sowie ökonomischen Möglichkeiten und Rahmenbedingungen des Verfahrens im Pilotbetrieb durch das ISWA und LFKW der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem Bioabfallverwerter Hauke Erden GmbH analysiert und validiert werden. Das IER bewertet das Konzept im Kontext des zukünftigen Stromsystems, einschließlich der Systemdienstleistungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Effiziente, bedarfsorientierte Co-Vergärung von separiertem Bioabfallpresswasser zur Optimierung des Energiemanagements auf Kläranlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Ziel des Kooperationsvorhabens der Universität Stuttgart und der Hauke Erden GmbH ist es ein kostengünstiges Verfahrenskonzept zur flexiblen energetischen Nutzung von häuslichem Bioabfall gemeinsam mit Klärschlamm aufzuzeigen ohne dabei die organische Masse dem natürlichen Stoffkreislauf zu entziehen. Bioabfallpresswasser (PW) soll in Faultürmen kommunaler Kläranlagen zur bedarfsorientierten Biogaserzeugung eingesetzt und gleichzeitig die stoffliche Verwertung der festen Bestandteile des Bioabfalls (aBA) aufrechterhalten werden. Das Pilotvorhaben soll die flexible Anpassungsmöglichkeit der Biogasproduktion an den Eigenenergiebedarf und ggf. darüber hinaus an den Strommarkt demonstrieren. Die getrennte bedarfsorientierte energetische Verwertung der flüssigen und die stoffliche Verwertung der festen Bestandteile von Bioabfall stellt ein innovatives Konzept dar, häusliche Bioabfälle durch bestehende Verwertungskapazitäten kostengünstig energetisch zu nutzen. Das PW ist aufgrund des hohen Anteils leicht abbaubarer organischer Substanz und der daraus resultierenden guten Zugänglichkeit der Nährstoffe für die Mikroorganismen bestens geeignet, um als Co-Substrat in Faultürmen eingesetzt zu werden. Durch den deutlich höheren Energiegehalt und die rasche Abbaubarkeit im Vergleich zu Klärschlamm lassen sich sehr hohe Leistungsgradienten bei der Biogasproduktion erreichen. Es soll die Eignung des PW für flexible Biogasproduktion in Faultürmen kommunaler Kläranlagen sowie die Verwertung des aBA in Kompostierungsanlagen unter Praxisbedingungen untersucht und die technischen sowie ökonomischen Möglichkeiten und Rahmenbedingungen des Verfahrens im Pilotbetrieb durch das ISWA und LFKW der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem Bioabfallverwerter Hauke Erden GmbH analysiert und validiert werden. Das IER bewertet das Konzept im Kontext des zukünftigen Stromsystems, einschließlich der Systemdienstleistungen.
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