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Entwicklung und Untersuchung kompakter Waermeaustauscher (Sinterkoerper und perforated-plates)

Bauteile aus gesinterten Strukturen koennen eine interessante Moeglichkeit zur Entwicklung kompakter und kleiner Hochleistungswaermetauscher sein. In einer ersten Studie wurden kleine Apparate mit Einsaetzen aus gesinterten Aluminiumkugeln (mit Nickelueberzug) entwickelt. Diese wurden fuer Stroemungen ohne Phasenuebergang experimentell untersucht, um den Waermeuebergang und Druckverlust zu ermitteln. In einer weiteren Studie wird derzeit der Waermeuebergang mit Kondensation in derartigen Strukturen theoretisch untersucht.

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Messen und Bekaempfen der bei biologischen Produktionsprozessen emittierten geruchsintensiven Stoffe

Die von landwirtschaftlichen Produktionsbetrieben verursachten Geruchsbelastungen wurden gemessen, ein olfaktorisches Messverfahren weiterentwickelt, grundsaetzliche Moeglichkeiten zur Desodorisierung untersucht, ein Modell zur Berechnung des gasseitigen Stoffuebergangskoeffizienten bei der Gas/Fluessigkeitsstroemung aufgestellt und mit Hilfe von Grundlagenversuchen untermauert und schliesslich erste Untersuchungen eines fuer diese Problemloesung aussichtsreichen Waschverfahrens mit biologischer Waschwasseraufbereitung an einer im halbtechnischen Massstab aufgebauten Anlage durchgefuehrt. Im Anschluss daran sollen Wascher unter Praxisbedingungen erprobt werden.

Recycling organischer Reststoffe und CO2 zu Kraftstoffen

reTURN wird ein Verfahren zur Herstellung CO2-neutraler synthetischer Kraftstoffe demonstrieren. Dieses beinhaltet nicht nur das Potenzial signifikanter CO2-Reduktionen, sondern auch das Erzielen einer wesentlichen Effizienzsteigerung in der Produktion synthetischer Kraftstoffe und damit eine drastische Kostenreduktion. Im Verfahren werden drei etablierte Prozessschritte erstmalig in einem skalierbaren Einzelreaktor integriert, um auf Basis von rezykliertem CO2 und Biomethan aus organischen landwirtschaftlichen/ städtischen Restabfällen Synthesegas herzustellen: (1) Plasma-Verfahren mittels Biomethanpyrolyse, (2) Boudouard-Reaktion, (3) heterogene Wassergas-Shift-Reaktion mit anschließendem Quenching. Diese Kombination ermöglicht eine flexible Zusammensetzung des entstehenden Synthesegases, sodass nachfolgend verschiedene Konversionstechnologien als vierter Schritt des reTURN Verfahrens eingesetzt und damit verschiedene klimafreundliche Kraftstoffe oder Grundchemikalien produziert werden können. Das Projekt verwendet die Fischer-Tropsch-Synthese, um die gesamte Prozesskette bis hin zu den Endprodukten in einer Testanlage zu erforschen und zu erproben sowie einen Nachweis der technischen Machbarkeit und Massenmarkttauglichkeit zu erbringen. Schwerpunkte von reTURN sind der Bau und Testbetrieb des neuartigen Reaktors, begleitet von verschiedenen Forschungen am Reaktor, wie bspw. Messkampagnen und einer ökologischen Nachhaltigkeitsbetrachtung mit dem Fokus auf CO2 Äquivalenten. reTURN bietet vielfältige Verwertungsmöglichkeiten, insb. neue Geschäftsmodelle für CAPHENIA und Betreiber von Biogas- bzw. Fermentationsanlagen. Mit dem Einsatz erneuerbarer Energie entsteht zudem ein wesentliches Potenzial für eine nachhaltige Sektorenkopplung des Verkehrs- und Stromsektors. Damit stellt reTURN nicht nur ein Vehikel zur Stärkung der nationalen Vorreiterrolle im Nachhaltigkeitskontext bereit, sondern leistet auch einen entscheidenden Beitrag zum weltweiten Klimaschutz.

Entwicklung des Olefins-to-Jetfuel-Prozesses als hochinnovative Stufe der Herstellung von Kerosin aus erneuerbarem Methanol, Teilprojekt: Prozessuntersuchungen zur Evaluierung der Reaktorkonzepte sowie der Identifizierung optimaler Prozessparameter für die Olefin-Oligomerisierung

EwOPro ist ein Entwicklungs- und Demonstrationsvorhaben zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe / eFuels, mit dem Fokus auf der Herstellung von erneuerbarem Kerosin. Das Hauptziel von EwOPro ist die detaillierte Untersuchung des Prozesses zur Umsetzung der Olefine zu Paraffinen bzw. Oligomeren in der entsprechenden Kettenlänge und Verzweigung im Rahmen des Methanol-to-Jetfuel-Prozesses, welche für die Ziel-Produktfraktion Kerosin und die Koppelprodukte hochoktaniges/aromatenfreies Benzin und Diesel/Heizöl von Relevanz sind. Dabei stehen insbesondere die wissensbasierte Katalysatorweiterentwicklung sowie die Optimierung der prozesstechnischen Parameter der einzelnen Prozessstufen Methanol-to-Olefins, Olefin-Oligomerisierung und Hydrierung sowie in Kombination im Vordergrund. Die Kombination der Verfahrensschritte ist essentiell, um die zielgerichtete Steuerung des Produktspektrums je nach wirtschaftlichem Bedarf untersuchen und entsprechend optimieren zu können. Die gesamte Prozesskette soll in einer Pilotanlage im Technikumsmaßstab unter Nutzung vorhandener Infrastruktur und Peripherie aufgebaut werden (TRL 6). Für Oligomerisierung soll ein Kerosin-Anteil von mind. 62,5 Ma.-% im flüssigen Produkt erreicht werden. Zudem stehen je 20 Ma.-% hochoktangies aromatenfreies Benzin sowie Diesel in entsprechender Qualität im Fokus der quantitativen Zielstellung. Für die Übertragbarkeit der Ergebnisse steht die Auslegung eines großtechnischen Reaktorsystems basierend auf Tests auf der Pilotanlage im Ergebnis des beantragten Vorhabens. Dies dient der schnellen und effizienten technologischen Umsetzung des Prozesses nach Abschluss des Förderprojekts.

Variantenflexible und automatisierte Trennung von Verbindungen im Demontageprozess von Batteriesystemen, Variantenflexible und automatisierte Trennung von Verbindungen im Demontageprozess von Batteriesystemen

Aufarbeitung eines Vanadin- und Chrom-VI-haeltigen Abwassers mittels der Fluessig-Membran-Permeation

Bei der Produktion von Ammonpolyvanadat und Vanadinsaeure faellt ein vanadin- und chromhaeltiges Abwasser an. Es sollen Vanadin und Chrom aus diesem Abwasser gewonnen werden, um einerseits Rohstoffe zurueckzugewinnen und andererseits die Umweltbelastung zu minimieren. Ziel dieser Verfahrensentwicklung ist es, einen wirtschaftlich vertretbaren Prozess zur Reinigung dieses Abwassers zu finden. Die Reinigung wird mittels der Fluessig-Membran-Permeation (FMP) durchgefuehrt. Ergebnisse zur Vanadin-Permeation liegen bereits vor, fuer die Chrompermeation sind noch Voruntersuchungen notwendig. In beiden Faellen werden Pilotanlagen am Institut betrieben.

WIR! - rECOmine - TERZINN II, TP4: Entwicklung und Fertigung von Anlagen zur Wasserbehandlung für Fällungs-/Sorptionsverfahren und elektrochemische Membranverfahren

Adaptive Betriebsstrategien für bestehende Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Weiterentwicklung, Test und Integration Lidar-basierter Betriebsstrategien

In dem hier beantragten Forschungsprojekt sollen gemeinsam neue adaptive Strategien entwickelt werden, um den Betrieb der bestehenden Windenergieanlagen auf aktuelle und zukünftige Herausforderungen anzupassen. Die Schwerpunkte liegen zum einen auf der Integration des aktuellen Energiepreises, einer Lidar-basierten Windvorhersage und eines Lastmonitorings in der Betriebsführung. Zum anderen sollen durch datenbasierte Regelung eine Lebenszeitverlängerung, eine Erhöhung des Energieertrages, eine Reduktion der Schallemissionen und eine Stützung des elektrischen Netzes erreicht werden. Die entwickelten Betriebsstrategien werden dann auf einer 2 MW und auf zwei 6 MW Forschungsanlagen erprobt. Neben der Koordination wird das WETI sich vor allem auf die Entwicklung von datenbasierten Regelungsstrategien konzentrieren. Hierzu werden zunächst Algorithmen zur Windvorhersage, basierend auf vereinfachten Strömungsmodellen, entwickelt und Analysen zu den Auswirkungen von Gierfehlern auf den Energieertrag und die Lasten durchgeführt. Diese werden dann in Regelstrategien zum optimalen Betrieb und Netzstützung integriert. Dazu wird die Idee der Lidar-basierten Vorsteuerung weiterentwickelt, indem zur Laufzeit optimale Referenz- und Stellgrößenverläufe berechnet werden. Die verbesserte Windvorhersage und die optimale Vorsteuerung wird anschließend auf einer Testanlage erprobt.

Digital GreenTech 2 - KIMBA: KI-basierte Prozesssteuerung und automatisiertes Qualitätsmanagement im Recycling von Bau- und Abbruchabfällen durch sensorbasiertes Inline-Monitoring von Korngrößenverteilungen, Teilprojekt 2

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