Die gesamtstätische Klimamodellierung dient als Grundlage, um die den Ist-Zustand des Stadtklimas im Land Berlin in die Planung einbeziehen zu können. Es werden hierfür notwendige stadtklimatische Klimaanalysen (siehe Klimaanalyse) und -bewertungen (siehe Planungshinweise Stadtklima) bereitgestellt. Für die gesamte Stadtfläche werden im Bereich der Klimaanalyse sieben Klimaparameter jeweils in einer Rasterdarstellung mit einer hohen räumlichen Auflösung von 10 m x 10 m sowie aggregiert auf ca. 25.000 Block- und Blockteilflächen angeboten. Durch die hohe räumliche Auflösung sind die Klimaanalyseergebnisse dazu geeignet Planungsprojekte bis zur Ebene der Bauleitplanung zu unterstützen. Die dargestellten Parameter umfassen darüber hinaus nicht nur die wichtigsten klimatischen Größen wie (1) bodennahes Windfeld und Kaltluftvolumenstromdichte, (2) Luft- und (3) Oberflächentemperatur, (4) nächtliche Abkühlung sondern auch thermische Bewertungsindizes aus (5) PET und (6) UTCI. Die Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der Klimaanalyse erfolgt in der (7) Klimaanalysekarte. Die Klimaanalysekarte ermöglicht es, die einzelnen Bereiche der Stadt nach ihren unterschiedlichen klimatischen Funktionen, d.h. ihrer Wirkung auf andere Räume, abzugrenzen.
Das Projekt "Teilprojekt Friedrich Ley: Design, Konstruktion und Fertigung des Brennersystems." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Ley Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Industriebrenner-Anlagen durchgeführt. Zur Erreichung der Klimaziele in Deutschland und der EU muss der Einsatz von fossilen Brennstoffen und somit die Emissionen von Treibhausgasen wie CO2 in den Sektoren Industrie, Haushalte, Gewerbe, Handel, Dienstleistungen und Verkehr deutlich gesenkt werden, z.B. durch den Einsatz von erneuerbaren Gasen, wie Wasserstoff, Ammoniak oder SNG. Neben der Erzeugung der genannten Gase, stellt die Nutzung dieser Gase in einer Thermoprozessanlage eine weitere technologische Hürde dar. Derartige flexibel arbeitende Brennersysteme sind bisher am Markt nicht vorhanden. Das Ziel dieses Projektes ist es, einen Brenner zu entwickeln, der mit verschiedenen, zeitlich flexiblen Brenngasen sicher und schadstoffarm betrieben werden kann. Der innovative Kern des Projektes liegt einerseits in der zeitlich flexiblen Verwendung verschiedener Brenngase erneuerbaren Ursprungs zur Herstellung von Prozesswärme in industriellen Feuerungsprozessen. Neben Wasserstoff, Ammoniak, Rohbiogas soll auch erneuerbar erzeugtes und im Gasnetz gespeichertes Methan genutzt werden. Hinsichtlich der zukünftig steigenden Wasserstoffanteile im Erdgasnetz sollen zudem Mischungen aus Erdgas und Wasserstoff mit Hilfe des zu entwickelnden Brennersystems schadstoffarm verbrannt werden. Als zweiter innovative Aspekt steht die Entwicklung eines flexiblen Brennersystems im Fokus. Im laufenden Betrieb sollen die Gas- und Luftdüsendurchmesser variabel anpassbar sein und dadurch für jeden Volumenstrom eine optimale Austrittsfläche generieren. Durch diese geometrische Anpassung wird ein konstantes Austrittsimpulsstromverhältnis der Medien am Düsenaustritt (unabhängig von der Brennerleistung und Gasart) erzielt. Diese Entwicklung soll durch die Kombination von Grundlagenuntersuchungen zum Verbrennungsverhalten der EE-Gase wie NH3, numerische Simulationen zur Auslegung des Brennersystems, Untersuchungen an semi-industriellen Versuchsständen sowie Analysen der Einsatzpotentiale eines solchen Brennersystems erzielt werden.
Das Projekt "Teilprojekt GWI: Numerische und experimentelle Untersuchung des Brennersystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. durchgeführt. Zur Erreichung der Klimaziele in Deutschland und der EU muss der Einsatz von fossilen Brennstoffen und somit die Emissionen von Treibhausgasen wie CO2 in den Sektoren Industrie, Haushalte, Gewerbe, Handel, Dienstleistungen und Verkehr deutlich gesenkt werden, z.B. durch den Einsatz von erneuerbaren Gasen, wie Wasserstoff, Ammoniak oder SNG. Neben der Erzeugung der genannten Gase, stellt die Nutzung dieser Gase in einer Thermoprozessanlage eine weitere technologische Hürde dar. Derartige flexibel arbeitende Brennersysteme sind bisher am Markt nicht vorhanden. Das Ziel dieses Projektes ist es, einen Brenner zu entwickeln, der mit verschiedenen, zeitlich flexiblen Brenngasen sicher und schadstoffarm betrieben werden kann. Der innovative Kern des Projektes liegt einerseits in der zeitlich flexiblen Verwendung verschiedener Brenngase erneuerbaren Ursprungs zur Herstellung von Prozesswärme in industriellen Feuerungsprozessen. Neben Wasserstoff, Ammoniak, Rohbiogas soll auch erneuerbar erzeugtes und im Gasnetz gespeichertes Methan genutzt werden. Hinsichtlich der zukünftig steigenden Wasserstoffanteile im Erdgasnetz sollen zudem Mischungen aus Erdgas und Wasserstoff mit Hilfe des zu entwickelnden Brennersystems schadstoffarm verbrannt werden. Als zweiter innovative Aspekt steht die Entwicklung eines flexiblen Brennersystems im Fokus. Im laufenden Betrieb sollen die Gas- und Luftdüsendurchmesser variabel anpassbar sein und dadurch für jeden Volumenstrom eine optimale Austrittsfläche generieren. Durch diese geometrische Anpassung wird ein konstantes Austrittsimpulsstromverhältnis der Medien am Düsenaustritt (unabhängig von der Brennerleistung und Gasart) erzielt. Diese Entwicklung soll durch die Kombination von Grundlagenuntersuchungen zum Verbrennungsverhalten der EE-Gase wie NH3, numerische Simulationen zur Auslegung des Brennersystems, Untersuchungen an semi-industriellen Versuchsständen sowie Analysen der Einsatzpotentiale eines solchen Brennersystems erzielt werden.
Das Projekt "Synthese von Methanol aus off Gasen der Stahlindustrie und erneuerbarem Wasserstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Clariant Produkte (Deutschland) GmbH durchgeführt. Trotz des großen Potenzials von Hüttengasen als Synthesegasquelle existiert bislang keine industrielle Anwendung zur Methanolherstellung. Im Gegensatz zu konventionellen Synthesegasen fallen Hüttengase bei Atmosphärendruck an und sowohl der Volumenstrom als auch die Zusammensetzung unterliegen einer zeitlichen Änderung. Um die THG Emissionen aus dem Stahlwerk merklich zu reduzieren sind vor allem die in der ersten Phase von C2C entwickelten Synthesestrategien zur Umsetzung des volumenreichen Gasstromes aus dem Hochofen mit hohem CO2 und Stickstoff Anteil weiter zu entwickeln. Die Ermittlung eines kostenoptimierten Verfahrens muss dabei in Abstimmung mit den geeignetsten Ansätzen der vorgelagerten Gasreinigung erfolgen um ein Gesamtoptimum für die gesamte Verfahrenskette zu identifizieren und Methanol mit deutlich geringerem Carbon-Footprint als auf Basis fossiler Rohstoffe zu erzeugen. Basierend auf den bisherigen Arbeiten müssen die erfolgversprechendsten Strategien definiert werden und in Vorbereitung für den großkommerziellen Einsatz wirtschaftlich bewertet werden. In den bisherigen Arbeiten konnte eine gute Eignung eines kommerziellen Clariant Methanolkatalysators demonstriert werden.
Das Projekt "Carbon2Chem-2 L-2 - Dynamische Methanolproduktion aus Hüttengasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nouryon Industrial Chemicals GmbH durchgeführt. Im Gegensatz zu konventionellen Synthesegasen liegt Hüttengas bei Atmosphärendruck vor und sowohl der Volumenstrom als auch die Zusammensetzung unterliegen einer zeitlichen Dynamik. Ferner weisen Hüttengase einen höheren Anteil an CO2 gegenüber konventionellen Synthesegasen aus der Erdgas basierten Dampfreformierung auf. Es ist daher untersucht worden, inwieweit kommerzielle Katalysatoren unter diesen Prozessbedingungen eingesetzt werden können. Ergänzend sind neue Katalysatoren entwickelt und getestet worden bzw. werden weiterhin getestet. Des weiteren werden verschiedene Prozessvarianten zur Methanolsynthese technologisch, ökonomisch und ökologisch evaluiert. Ziel ist es, ein Gesamtoptimum für die gesamte Verfahrenskette zu identifizieren, wobei das Methanol aus Hüttengas einen deutlich geringeren Carbon-Footprint haben soll als das Methanol aus fossilen Rohstoffen. Die Rolle von Nouryon ist die Projektkoordination (einschließlich Informationsaustausch und Dokumentation, Berichtswesen, Organisation von Besprechungen, Verbindung zum Projekt L0).
Das Projekt "Anwendung von digitalen Zwillingen zur Erweiterung der Emissionsdaten der beim Projekt 'EmiDaT' vermessenen frei belüfteten Milchviehställe (DigiTwin)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Agrartechnologie durchgeführt. Die durch das KTBL-Projekt 'EmiDaT' gewonnenen und in einer Datenbank abgelegten Werte werden am Ende des Projekts durch Ergebnisse, die aus Berechnungen im digitalen Zwilling resultieren, ergänzt. Mit dem Strömungssimulationsprogramm STAR-CCM+ von Siemens PLM werden komplexe Strömungsvorgänge berechnet und skalare Größen wie die Ausbreitung von Ammoniak mit berücksichtigt. Dies gilt sowohl für Strömungen in Gebäuden als auch bei Außenströmungen sowie einer Kombination aus beidem wie im Projekt. Ausgehend von den Randbedingungen, die in den realen Messungen ermittelt worden sind, wird eine Simulation aufgesetzt, bei der die Ammoniakquellkonzentration iterativ angepasst wird, bis es eine qualitativ gute Übereinstimmung zu der gemessenen Konzentration im Stall gibt. In diesem dann validierten numerischen Strömungsmodell wird anschließend der Volumenstrom durch den Stall variiert, sodass die Informationen über die Emissionsdaten der frei belüfteten Milchviehhaltung erweitert werden. Veränderungen der Betriebszustände wie z.B. die Anströmrichtung oder die Stellung der Windschutznetze werden ebenfalls berücksichtigt. Die Auswirkungen auf das Strömungsverhalten im Stall und das Emissionsverhalten des Gesamtsystems werden auf vielfältige Weise berechnet und ausgewertet. Durch die Visualisierungsmöglichkeiten innerhalb der numerischen Strömungssimulation ist ein umfangreicher Verständnisgewinn über den Zusammenhang zwischen Anströmung und Emissionsgeschehen zu erwarten. Aufgrund standardisierter Eingabeparameter und automatisierter Auswerteverfahren sind die digitalen Zwillinge der untersuchten Haltungsverfahren für Milchvieh untereinander vergleichbar. Durch digitale Zwillinge können wir den Kenntnisstand über die Um- und Durchströmung der Stallgebäude, die Verteilung der Schadgase in und um die Ställe herum und den Emissionsmassenstrom aus den Gebäuden in die Umwelt erweitern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Nicht-thermische Inaktivierung von sekundären Lithiumionenzellen zur Rückgewinnung der metallischen Inhaltstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AGRO Drisa GmbH Dresden durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung einer neuen Methode der Gewinnung der wertvollen Materialien aus sekundären Lithiumionenzellen mit unterschiedlichem Chemismus. Bisher wird zum Recycling der Inhaltstoffe von Lithiumionenzellen in den meisten Fällen der komplette Weg über Zerkleinerung - Trennung - Einschmelzen und einer meist hydrometallurgischen Wiederaufarbeitung der Inhaltstoffe gegangen. Solange die Zellen wertvolle Metalle wie vor allem Kobalt und Nickel enthalten, kann diese Art der Wiederaufarbeitung ökologisch und wirtschaftlich weitgehend sinnvoll geführt werden. Hinderungsgrund für eine einfachere Aufbereitung der Zellinhaltsstoffe in Lithiumionen-Akkus ist der organische Elektrolyt, der sowohl Brand- als auch Explosionsgefahr vermittelt. Zusätzlich sind die meisten Komponenten bei Freisetzung gesundheitsschädlich. Die meisten bisherigen Verfahren inaktivieren die Elektrolyte durch Hitze, was hohe technische Vorkehrungen zur Vermeidung der Gefahren erfordert sowie die Materialstruktur der Elektroden zerstört. Die Entwicklung des Behandlungsplatzes, der den Einsatz von Hitze zur Inaktivierung vermeidet, könnte die beschriebene Desintegration überwinden. Dies soll vorrangig durch die Verdampfung des Elekrolyten im technischen Vakuum geschehen, indem die Komponenten strukturiert entnommen werden und frei abdampfen können. Entstehende Dämpfe werden aus dem Abluftstrom ausgewaschen oder adsorbiert. Im Ergebnis stehen die Komponenten Elektrodenwickel plus Kontakte plus Sicherheitseinrichtungen inaktiviert für die weitere Wiederaufarbeitung zur Verfügung. Im Projekt ist zu prüfen: - ob die Methode erfolgreich umgesetzt werden kann - in wieweit diese skalierbar ist - ob die Eliminierung des Elektrolyten aus der Abluft mit hinreichender Effizienz erfolgen kann Neben diesem Innovationsschwerpunkt des Teilprojektes optimiert AGRO Drisa innerhalb des Konsortiums die Arbeitsschritte bis zur Freilegung der Zellen aus den Batteriesystemen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Spezifikation, Testinfrastruktur und Potentialanalyse bei der Qualifizierung eines volumetrischen, konusförmigen Receivers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraftanlagen München GmbH durchgeführt. Die Luftreceivertechnologie wurde in den letzten zwei Dekaden zu einem hohen Reifegrad entwickelt (HiTRec-Technologie) und in einem vollständigen Kraftwerkssystem im Versuchskraftwerk Solarturm Jülich demonstriert. Im aktuell laufenden BMWi geförderten F&E-Projekt VORWAiRTS wurden u.a. verschiedene alternative Receiverkonzepte zur HiTRec-Technologie mit längerfristiger Perspektive untersucht, deren Bedarf an interner Kühlung minimiert ist. Insbesondere ein Receiverkonzept mit zweistufiger Erwärmung der Luft in Cavitybauweise zeigte ein hohes Wirkungsgradpotential bei gleichzeitig niedrigeren erwarteten Kosten und geringerer technischer Komplexität gegenüber dem Stand der Technik auf. Durch eine Reduktion der Abstrahlverluste und des Kühlbedarfs erscheinen höhere Prozesstemperaturen von über 700 Grad Celsius möglich. Dadurch sinken einerseits die spezifischen Kosten für den Wärmespeicher da sich mit zunehmender Temperaturspreizung die Speicherkapazität erhöht. Andererseits sinkt bei gleicher Gesamtleistung der Luftmassenstrom und somit der mit dem Volumenstrom einhergehende Eigenverbrauch für Gebläseleistung. Das untersuchte Konzept ist modular aufgebaut, so dass ausgehend von einem Grundmodul in der Größenordnung von einigen hundert kWth bis 1 MWth nahezu beliebige Receivergrößen erreichbar sind. Dieses Receiverkonzept könnte also mittel- bis langfristig die bisherige HiTRec-Receiverstruktur ersetzen, wenn sich die vermuteten Vorteile bestätigen lassen. In dem hier vorgeschlagenen Projekt soll daher untersucht werden, ob das erwartete hohe Potential dieser neuen Receivertechnik realisierbar ist. Dazu wird ein Testmodul in der Größenordnung 200 kWth konstruiert, gebaut und getestet. Hauptaufgaben des Projektteams sind Designoptimierung und wissenschaftliche Versuchsdurchführung, Konstruktion und Bau des Testmoduls, sowie eine Potentialbewertung der neuen Technologie.
Das Projekt "EnergyTex: Neue Technologien zur Erhöhung der Energieeffizienz durch Nutzung lösemittelhaltiger Abluftströme in Produktionsprozessen der Textilindustrie - Teilprojekt 'Prozessanalysen und -monitoring bei Einbindung einer Mikrogasturbine in den Abluftstrom an Textilveredlungsanlagen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis-Innovationszentrum Energie- und Umwelttechnik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, eine verallgemeinerungsfähige Beispiellösung für die Nutzung der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung zur Erhöhung der Energieeffizienz für Unternehmen zu erarbeiten, die über belastete Abluftströme verfügen, und die sowohl durch einen hohen Energiebedarf für deren Reinigung als auch durch energieintensive Produktionsprozesse (Veredlung, Beschichtung, Trocknung) gekennzeichnet sind. Die Entwicklungslösung wird in einem Beschichtungs- und Veredlungsbetrieb der Textilindustrie technisch umgesetzt und getestet. Die ausgekoppelte Abluftmenge soll als Verbrennungs- und/oder Kühlluft für eine Mikrogasturbine für die Eigenstromerzeugung genutzt werden. Die beim Beschichten mit PVC in der Abluft enthaltenen Weichmacher und die sich durch Ablagerung bildenden Siloxane bilden dabei eine besondere Problematik, die einer technischen und technologischen Lösung bedürfen. Die Untersuchungen sollen eine Aussage über einen möglichen kompletten bzw. teilweisen Verzicht auf Anlagen zur Regenerativen Thermischen Oxidation sowie darüber hinaus über die damit verbundenen Einsparungen des Energiebedarfs liefern.
Das Projekt "Erforschung und Entwicklung neuartiger Mischer für Niedertemperaturanwendungen mit Anwendung bei der Nachrüstung u.a. von MAN LionCity und von Solaris-Bussen mit MAN-Dieselmotor zur Reduktion von Stickoxidemissionen um größer als 85 % bei langsamer Stop-and-Go Fahrt im realen ÖPNV Betrieb." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PURI tech GmbH durchgeführt. Aufgrund der Temperaturanforderungen ist eine konventionelle AdBlue Eindüsung nicht zielführend, da sonst bei den niederen Abgastemperaturen bei langsamen stop-and-go Fahrten eine Wandfilmbildung hinter dem SCR Mischer am Mischer-Innenrohr auftreten kann und damit eine Harnstoff-Kristallisierung entstehen würde. Eine Harnstoff-Kristallisierung muss unter allen Umständen verhindert werden, da sonst ein nicht-akzeptabler Wartungsaufwand (stetige periodische Reinigung des Mischerrohres hinter SCR Mischer) erforderlich wäre. Um die Wandfilmbildung bei geringen Abgastemperaturen (160-180 Grad Celsius ) zu unterbinden und gleichzeitig eine schnelle und vollständige AdBlue Verdampfung zu erreichen, soll der Abgasstrom im bzw. durch den SCR Mischer so manipuliert werden, dass sich der Abgasfluss hinter dem SCR Mischer als rotierender Wirbelstrom ausbildet. Der rotierende Wirbelstrom soll so ausgestaltet werden, dass sich der überwiegende Volumenstrom nahe der Innenwand des Mischerrohres in einem Rotationsfluss in Richtung Ausgang Mischerrohr bewegt. In das Zentrum des Rotationsflusses (Wirbelstromes) soll AdBlue eingedüst werden können. Damit soll verhindert werden, dass AdBlue Aerosol an die Wand des Mischerrohres gelangen kann. Die außenliegende rotierende Abgasströmung soll eine Sperrschicht für die AdBlue Tröpfchen (Aerosol) bilden, wie das im Zentrum eines Wirbelstromes (Zyklonströmung) der Fall ist. Durch diese Zyklonströmung des Abgases und AdBlue-Eindüsung im Zentrum soll eine schnelle und vollständige Verdampfung des AdBlue Aerosols auf einer sehr kurzen Mischerstrecke erzielt werden ohne dass sich Ablagerungen bei niederen Abgastemperaturen bilden können. Eine kurze Mischerstrecke ist erforderlich, damit das AGN System in den geringen Bauraum des MAN LionCity Stadtbus integriert werden kann. Eine vollständige AdBlue Aerosol Verdampfung ist erforderlich, damit sich im und hinter dem Ausgang des SCR Mischerrohres keine Harnstoff-Kristallisierung bilden kann.