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Carbon Capture and Storage (CCS) - Contribution to the discussion on its integration into national climate action strategies

The ⁠ UBA ⁠ position paper assesses the usefullness of carbon capture and storage (⁠ CCS ⁠ for short) as a climate protection instrument. It describes guidelines for sustainable use, as well as the necessary monitoring and risk prevention. The effects of CCS on human health and the environment are also considered. According to the paper, CCS cannot replace greenhouse gas reductions and the rapid phase-out of fossil fuels. CCS must also not lead to perpetuate fossil energy supply structures and hinder the expansion of renewable energies. The UBA therefore proposes that the technology should first be tested in waste incineration plants where heat and electricity are generated from non-recyclable waste, but where ⁠ CO2 ⁠ is also produced. Veröffentlicht in Position.

Systemischer Vergleich von Wärmeversorgungs- techniken in einem regenerativen Energiesystem

Ziel dieses Forschungsprojektes war es, langfristige strategische Fragen in den Bereichen Kraft-Wärme-Kopplung, effizienter Raumwärmebereitstellung und Klimatisierung unter Berücksichtigung zukünftiger Versorgungssicherheit zu klären. Mit Hilfe einer integrierten Simulation des Wärme- und Stromsektors und mehrerer Sensitivitätsuntersuchungen wurden für verschiedener Wärmeversorgungstechniken mit jeweils flächendeckenden Einsatz robuste Aussagen zur Bewertung stromverbrauchender und -erzeugender Wärmeversorgungstechniken und deren systemischer Wirkung in einem vollständig erneuerbaren Energiesystem gewonnen. Als Ergebnis der Studie liegt ein systematischer Vergleich zu den charakteristischen Einflüssen von stromverbrauchenden und -erzeugenden Wärmetechniken auf die Strom- und Wärmeversorgung für den Transformationsprozesses hin zu einer treibhausgasärmeren und stabilen Energieversorgung vor. Veröffentlicht in Climate Change | 33/2016.

Carbon Capture and Storage (CCS)

The UBA position paper assesses the usefullness of carbon capture and storage (CCS for short) as a climate protection instrument. It describes guidelines for sustainable use, as well as the necessary monitoring and risk prevention. The effects of CCS on human health and the environment are also considered. According to the paper, CCS cannot replace greenhouse gas reductions and the rapid phase-out of fossil fuels. CCS must also not lead to perpetuate fossil energy supply structures and hinder the expansion of renewable energies. The UBA therefore proposes that the technology should first be tested in waste incineration plants where heat and electricity are generated from non-recyclable waste, but where CO2 is also produced. Quelle: umweltbundesamt.de

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik durchgeführt. Bei der Installation von thermischen Solaranlagen sind insbesondere im Gebäudebestand die Aufstell- und Einbringmöglichkeiten für große Warmwasserspeicher häufig durch den bereits vorhandenen Baukörper beschränkt. Durch ein modulares Speicherkonzept können relativ einfach große Speichervolumina realisiert werden. Zusätzlich ist der Einsatz von Kunststoffen als Behältermaterial sowohl unter wirtschaftlichen Aspekten als auch im Hinblick auf die durch ein geringeres Gewicht bedingte Montagefreundlichkeit interessant. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es naheliegend größere Speichervolumina durch eine Reihen- und/oder Parallelschaltung mehrerer separater Speichermodule zu realisieren. Für die hydraulische Verschaltung der Einzelmodule mit bester Effizienz bei gleichem Aufwand für die Wärmedämmung wurde für die weitere Entwicklung eine Parallelschaltung ausgewählt /1/. Die hydraulische Verbindung der einzelnen Module kann über einfache Steckkupplungen realisiert werden. Für die Warmwasserbereitung sowie den Anschluss der Heizung und der Solaranlage dienen Standardkomponenten, die außerhalb des Speichers positioniert werden. Untersuchungen hinsichtlich der Größe von Warmwasser-Bereitschaftsvolumen und Pufferbereich für den Einsatz in Mehrfamilienhäusern zeigen, dass das Bereitschaftsvolumen nicht proportional mit der Anzahl der Wohneinheiten zunehmen muss. Allerdings ergeben Simulationsuntersuchungen, dass bei einer entsprechenden Anpassung der Temperatur des Bereitschaftsteils annähernd der gleiche solare Deckungsanteil erreicht wird, wie bei einer Anpassung des Volumens. Somit ist ein variables Bereitschaftsvolumen, das zu erhöhtem Fertigungs- und Installationsaufwand führen würde, nicht nötig. Für die Realisierung eines Speicherbehälters wurden Konstruktionsvarianten aus Kunststoff und Stahl sowohl hinsichtlich ihrer Machbarkeit als auch ihrer Wirtschaftlichkeit untersucht. Einzelmodule aus Stahl weisen den Vorteil auf, dass sie relativ kurzfristig hergestellt werden können. Für die Realisierung der ersten Feldtestanlagen wird daher ein modulares Speicherkonzept mit Behältern aus Stahl favorisiert. Gegenwärtig erfolgen abschließende Machbarkeitsuntersuchungen zur Realisierung eines Musterspeichers. Für ein Stahlkonzept mit vergleichsweise geringem Gewicht lässt eine durchgeführte Befragung eine gute Akzeptanz bei Heizungsbauern erwarten. Einzelmodule aus Kunststoff werden weiterhin als langfristige Lösung untersucht, da sie ins-besondere im Hinblick auf das Gewicht und damit die Montagefreundlichkeit deutliche Vorteile bieten. Hierzu sind umfangreiche Machbarkeitsprüfungen mit entsprechenden Herstellern durchgeführt worden und werden parallel zu Realisierung und Erprobung des Stahlkonzepts weiter vorangetrieben. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien unter den gegebenen Randbedingungen kein finanzieller Vorteil gegenüber Wasser als Speichermedium erwartet werden kann.

TIMES-HEAT

Das Projekt "TIMES-HEAT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion durchgeführt. Das Projekt TIMES-HEAT ist eine Zusammenarbeit zwischen dem IIP und dem Europäischen Institut für Energieforschung im Bereich modellgestützte Energiesystemanalyse des deutschen Energiesystems mit besonderem Fokus auf den Wärmemarkt und Potenzialen für Mikro-KWK im Wohnsektor. Dafür müssen die Wechselwirkungen zwischen dezentraler objektbezogener Wärmeversorgung (Kessel, Klein-BHKW) und zentraler, leitungsgebundener Wärmeversorgung ebenso in Betracht gezogen werden wie die zeitliche und räumliche Verteilung des Wärmebedarfs sowie der Wärmeerzeugung. Dazu wird Deutschland in mehrere Subregionen unterteilt, der Gebäudebestand analysiert, klassifiziert und fortgeschrieben und die Abhängigkeit der Investitionsentscheidung bei Wärmeversorgungssystemen von der vorhandenen internen und externen Infrastruktur untersucht und abgebildet. Technologien an der Schnittstelle von Wärme- und Strommärkten wie KWK und Wärmepumpen haben einen besonderen Stellenwert im Modell. Das Optimierungsmodell wird in der TIMES-Umgebung entwickelt, die vom ETSAP -Konsortium der IEA herausgegeben wird, was beiden Projektpartnern zusätzlich die Möglichkeit bietet, die Kenntnisse im Umgang mit dieser Software zu vertiefen.

Planning tool for underground heat exchangers

Das Projekt "Planning tool for underground heat exchangers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Planungsteam Energie und Bauen Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. General Information: Underground heat exchangers consist of air-conducting pipes buried in the ground. They are used for pre-heating air during winter time and for pre-cooling during summer. They can often considerably reduce losses associated with ventilation and, if appropriately designed, present an economic extension or alternative to conventional heating and cooling systems. ' For the planned New Acropolis Museum in Athens, an underground heat exchanger can reduce the cooling power in summer by about 40 per cent and the heating power in winter by about 65 per cent ', stated Sebastian Herkel, who is responsible for leading the project. Although a large number of underground heat exchangers have been installed, there is a lack of simple planning tools to provide reliable information and allow the economic and energy potential of this technology to be exploited. On the one hand, underground heat exchangers are simple to install and operate, but make high demands on the design under the economic boundary conditions. The aim of the project is to develop a planning tool, with which the project partners can plan underground heat exchangers reliably and economically. Prime Contractor: Planungsteam energie + bauen; Berlin; Germany.

Variable speed technology for low heat hydropower systems

Das Projekt "Variable speed technology for low heat hydropower systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachbereich 16 - Elektrotechnik,Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik, Rationelle Energiewandlung durchgeführt. Objective: Aim is to modify two small hydropower plants to variable speed operation in order to increase annual energy output by improved part load efficiency and design flow. A 100 kW vertical axis Francis turbine (Kaltenburg, DE) and a new 18 kW waterwheel (Bettborn, LU) will be modified to variable speed operation by use of a AC-AC converter. There will be installed a movable free-overfall weir at the waterwheel. By an expected increase of the electricity production in the range of 10 to 20 per cent , the aim is to proof viability of improving existing low head hydro sites with this technology. Especially low head sites have high variation of head and flow. Variable speed technology allows the system to operate at maximum efficiency for a wide range of hydraulic conditions. Modern power electronics replaces complex mechanical control systems with a high need for maintenance. In wind energy, variable speed technology has already proven its advantages compared to other mechanical technologies. General Information: Unlike earlier approaches with a combination of double regulated turbines and variable speed in a new installation, in this project the combination of a Francis turbine (respectively a water wheel) in existing plants together with a frequency converter will be used to increase part load efficiency and design flow of the system. Only the new IGBT controlled converters which are now used in wind energy as well as in motive power industry appliances can guarantee a reliable variable speed operation of a normal asynchronous generator. The combination of the movable weir and variable speed operation of the water wheel will allow to optimise the power output of the plant under all conditions. The use of an IGBT converter makes it possible to compensate reactive power to improve the mains performance. Due to detailed theoretical analysis and according to the positive experience with variable speed operation in wind energy and motive power technology, the expected increase of the annual power output of the two plants is in the range of 10 to 20 per cent of the actual value. This will reduce the specific cost of the electricity by the same range. For the actual payback tariffs of many European countries, this will increase the number of feasible low head sites. The top water level control by variation of turbine speed (and so flow) will be demonstrated to show a simple, reliable and energy saving alternative to the old hydraulic systems, which are still installed in many sites. The success of the variable speed system in this plants will open a big European SME market for cheap technological improvement of small hydropower plants and low head sites. The monitored performance of the plants data will be stored in a data logger with a modem, to allow automatic down-loading from a server-PC via modem. ... Prime Contractor: Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik - IEE; Kassel; Germany.

Teilprojekt der SWT

Das Projekt "Teilprojekt der SWT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis-Transferzentrum Solar- und Wärmetechnik (SWT) durchgeführt. Das Vorhaben zielt darauf ab, in einem transdisziplinären Forschungsverbund zukunftsweisende Lösungen zu finden, um auf intelligente Weise die städtischen Entsorgungsaufgaben für Abwasser und Abfall mit den Versorgungsaufgaben im Energiebereich sowie mit stadtplanerischen Aspekten zu vereinen. Die Stadt Hamburg wird in den nächsten Jahren im Stadtquartier Jenfelder Au ca. 770 neue Wohneinheiten sowie eine begleitende soziale, kulturelle und gewerbliche Infrastruktur errichten. Hierbei soll neben modernsten Wärmedämmstandards auch ein innovatives, ganzheitliches Entwässerungs- und Energiegewinnungskonzept als Demonstrations- und Forschungsvorhaben umgesetzt werden. Das technische Konzept sieht eine getrennte Ableitung von schwarzem und grauem Abwasser vor. Das Schwarzwasser wird in einer Biogasanlage gemeinsam mit organischen Abfällen zu Biogas umgewandelt, welches wiederum in einem Block-Heizkraftwerk in Elektrizität und Wärme transformiert wird. Dies soll durch die Nutzung von Erdwärme, Solarthermie und Biomasse unterstützt werden, wodurch verschiedene innovative Verfahren zur regenerativen Energieerzeugung im Verbund eingesetzt werden. Die hier mit zu bearbeitende 'Energietechnik' nimmt im Gesamtvorhaben eine Schlüsselrolle ein. Sie untergliedert sich in die Arbeitspakete Biogaserzeugung und -nutzung, Wärmegewinnung aus Grundwasser, Energieverbund - Konzeptentwicklung und Optimierung, Entwicklung Betriebskonzept, Vernetzung der Energieinseln und Planungsempfehlungen.

Teilprojekt 4: SoProW

Das Projekt "Teilprojekt 4: SoProW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Valentin Software GmbH durchgeführt. In SoProW werden nachhaltige Lösungen für die solarthermische Unterstützung von Wäschereien entwickelt. Soweit möglich sollen diese Lösungen auch auf andere Branchen in Industrie und Gewerbe übertragbar sein. Dazu arbeiten Partner aus Solarforschung, Wäschereibranche, Solarthermie-Industrie und Softwareentwicklung zusammen. In zehn ausgewählten Wäschereien werden Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Einbindung von Solarwärme untersucht. Lösungen für die solare Sanierung industrieller Dampfnetze mit konzentrierenden Kollektoren werden entwickelt. Die Software T*SOL wird um allgemeingültige solarthermische Prozesswärme-Systemkonzepte erweitert, die in der Simulationsplattform ColSim des Fraunhofer ISE validiert werden. Schließlich werden von den beteiligten Solarfirmen drei Leuchtturmprojekte vorgeplant und es wird ein Branchenkonzept mit einem Leitfaden für Planer erstellt.

Teilprojekt: 2 SoProW

Das Projekt "Teilprojekt: 2 SoProW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Industrial Solar GmbH durchgeführt. In SoProW werden nachhaltige Lösungen für die solarthermische Unterstützung von Wäschereien entwickelt. Soweit möglich sollen diese Lösungen auch auf andere Branchen in Industrie und Gewerbe übertragbar sein. Dazu arbeiten Partner aus Solarforschung, Wäschereibranche, Solarthermie-Industrie und Softwareentwicklung zusammen. In zehn ausgewählten Wäschereien werden Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Einbindung von Solarwärme untersucht. Lösungen für die solare Sanierung industrieller Dampfnetze mit konzentrierenden Kollektoren werden entwickelt. Die Software T*SOL wird um allgemeingültige solarthermische Prozesswärme-Systemkonzepte erweitert, die in der Simulationsplattform ColSim des Fraunhofer ISE validiert werden. Schließlich werden von den beteiligten Solarfirmen drei Leuchtturmprojekte vorgeplant und es wird ein Branchenkonzept mit einem Leitfaden für Planer erstellt.

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