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Ansatz zur Ökobilanzierung in der Verzahnungsfertigung

Entwicklung von Prozess und Fertigungstechniken von 'Tunnel Oxide under Contacts on n-Type Silicon Solar Cells' evolutionär, hin zur industriellen Fertigung, Teilvorhaben: Optische Messtechnik

In TOUCAN Evolution sollen alle Prozessschritte der TOPCon Prozessroute untersucht werden, um den Wirkungsgrad der Technologie weiter iterativ zu steigern, wobei der Fokus des Projekts auf den Prozessschritten abseits der Polysiliciumabscheidung und auf der Charakterisierung liegt. Gerade die nasschemischen Prozessschritte und der Emitterdiffusionsprozess sollen hin zur Marktreife optimiert werden und auf Kosteneffizienz getrimmt werden. Durch die Entwicklung von verbesserter Prozess- und Endkontrolle soll der Produktionsertrag gesteigert werden gerade im Hinblick auf die Nutzung für Anwendungen im Bereich der Aufdach- und Fassadenmodule. Während im Rahmen der Prozessentwicklung und -optimierung im Labor noch Charakterisierung mit hohem Aufwand und an Laborgeräten mit geringen Durchsätzen, wenn auch nicht immer gewünscht, so doch zumindest möglich ist, wird spätestens mit der Einführung der Prozesse in eine Pilot- oder Produktionslinie und höheren Durchsätzen der Wunsch nach einer inline-Kontrolle, nach Möglichkeit mit 100% Prüfung, laut. Dies ist das Thema, mit welchem sich die ISRA in diesem Projekt beschäftigen wird: die Entwicklung von Grundlagen zur Vermessung der für die jeweiligen Prozesse relevanten Probeneigenschaften mittels Verfahren, welche für eine Inline-Anwendung tauglich sind.

Untersuchung des EU Nachhaltigkeitssystems für Biokraftstoffe

Die Europäische Richtlinie für erneuerbare Energien (RED) enthält derzeit ein Ziel von 10Prozent erneuerbaren Energien im Verkehrssektor der EU im Jahr 2020. Biokraftstoffe werden bei der Zielerreichung voraussichtlich eine wichtige Rolle spielen. Sämtliche Biokraftstoffe, die auf diese Ziel angerechnet werden, müssen die Erfüllung von verbindlichen Nachhaltigkeitskriterien nachweisen. Zwei Jahre nach der Implementierung der Nachhaltigkeitsanforderungen hat die Europäische Kommission Ecofys gemeinsam mit Winrock und dem Institut für europäische Umweltpolitik (IEEP) beauftragt die praktische Umsetzung der Nachhaltigkeitsanforderungen anhand von drei wichtigen Aspekten zu überprüfen: 1) Notwendigkeit der Einführungen verpflichtender Nachhaltigkeitsanforderungen für Biokraftstoffe zum Schutz von Wasser, Boden und Luft: Die Risiken für Wasser, Boden und Luft durch den Anbau von Biokraftstoffrohstoffen unterscheiden sich kaum von den Risiken anderer landwirtschaftlicher Ausdehnung. Dennoch kann der Biokraftstoffmarkt zu einem erhöhten Druck auf die bestehende Ackerfläche führen. Der Schutz von Wasser, Boden und Luft ist lokal zu betrachten, da die Auswirkungen von der jeweiligen Betriebsführung vor Ort abhängig sind. Im Bericht werden bestehende Maßnahmen zur Vermeidung dieser Risiken, wie etwa freiwillige Nachhaltigkeitsstandards, untersucht und mögliche Kriterien für die Europäische Kommission entwickelt. 2) Effektivität und Verwaltungsaufwand nationaler Systeme zum Nachweis der Erfüllung der verpflichtenden Nachhaltigkeitsanforderungen: Die EU Mitgliedsstaaten haben unterschiedlichen Ansätze zur Implementierung der Nachhaltigkeitsanforderungen verfolgt. Die Wahl des entsprechenden Nachhaltigkeitssystems als solches sagt noch nichts über Effektivität oder Verwaltungsaufwand, allerdings können die entsprechenden Ausgestaltungen schon einen Einfluss haben. Die Ausgestaltung der Berichtspflicht oder die Möglichkeit des Nachweises der Nachhaltigkeit durch alternativer Mechanismen können beispielsweise einen beträchtlichen Einfluss haben. Im Bericht werden Empfehlungen gegeben, wie die Mitgliedsstaaten die Effektivität erhöhen und unnötigen Verwaltungsaufwand vermeiden können. Die nächste Herausforderung für die Mitgliedsstaaten ist die Harmonisierung der verschiedenen Systeme, um so die Effektivität EU weit zu erhöhen. 3) Erfahrungen in der Umsetzung des Massenbilanzsystems zur Überprüfung der Nachhaltigkeit entlang der Biokraftstofflieferkette: Die Biokraftstoffproduzenten haben große Anstrengungen unternommen, um die Rückverfolgbarkeit ihrer Lieferkette zu gewährleisten. Im Großen und Ganzen würden es die Stakeholder bevorzugen, wenn die EU an dem bestehenden Massenbilanzsystem festhält und sicherstellt, dass der gegenwärtige Ansatz optimiert und in allen Mitgliedsstaaten und Nachhaltigkeitssystemen vereinheitlicht wird. (Text gekürzt)

Prozesskettenentwicklung zur energieeffizienten, hochgenauen Herstellung von Hohlrädern für Planetengetriebe, Teilvorhaben: Produkt- und Prozesskettenentwicklung

Untersuchung der katalytischen Prozesse in Elektrolyse- und Synthesereaktionen (im Verbundprojekt: Entwicklung eines tubularen Dampf-Elektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese)

Im Rahmen der in Deutschland stattfindenden Energiewende werden zur Substituierung fossiler Energieträger zunehmend erneuerbare Energien eingesetzt. Die regelmäßige Verfügbarkeit dieser Energiequellen ist nur bei einem kleinen und kaum erweiterbaren Teil, hauptsächlich der Wasserkraft und der Biomasseverwertung, gegeben. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger der erneuerbaren Energien (Wasserstoffwirtschaft) erscheint aufgrund hoher Anfangsinvestitionen zur Umrüstung der auf Kohlenwasserstoffen basierenden Energieinfrastruktur sowie der geringen volumetrischen Energiespeicherdichte des Wasserstoffs problematisch. Eine interessante Möglichkeit zur Lösung der Speicherproblematik bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorhandenen Infrastruktur besteht in der Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid und Elektrolyse-Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Durch eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid lassen sich in Folge CO2 ?Emissionen mindern, und CO2 wird dadurch in einem Kreislauf genutzt, ohne dass die Atmosphäre durch zusätzliche Emissionen belastet wird. Für die Umsetzung dieses Konzepts müssen geringe Systemkosten bei hohen Wirkungsgraden erreicht werden. Beide Kriterien sprechen für die Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff für eine anschließende Kohlenwasserstoffsynthese. Bisher wurden in Hochtemperatur?Elektrolyseuren sauerstoffleitende Elektrolyte verwendet. Das Teilvorhaben der Professur für Technische Thermodynamik innerhalb des Verbundprojektes umfasst die Charakterisierung der eingesetzten Katalysatoren sowie deren Wirkungsweise und die Untersuchung der katalytischen Prozesse mit experimentellen Methoden. Damit soll der Gesamtprozess hinsichtlich der Katalysatoren optimiert werden.

Entwicklung eines Recyclingverfahrens für Perowskit-Module

Zielsetzung: Ziel von PeroCycle ist es, ein industrietaugliches Recyclingverfahren für Perowskitmodule zu entwickeln. Da Perowskitmodule umwelt- und gesundheitsschädliches Blei enthalten, sollte bereits jetzt an die Entsorgung der Module nach Erreichen der Lebensdauer gedacht werden. In unserem Projekt sollen Perowskit-Minimodule am ZSW hergestellt und verkapselt werden. Dadurch, dass unterschiedliche Arten von Modulen recycelt werden sollen, wird gleichzeitig die Praxistauglichkeit des Recyclingverfahrens geprüft. Die verkapselten Perowskit-Module sollen bei der FLAXRES GmbH mittels Lichtpulstechnologie aufgetrennt werden. Getestet werden soll eine Auftrennung so, dass der Glas-Polymer-Verbund, und damit das Glas als Ganzes, effektiv vom Absorbermaterial getrennt wird. Somit soll im Gegensatz zum gängigen Schreddern keine Vermischung mit den anderen Materialien erfolgen. Das Glas kann daher erneut zu Flachglas verarbeitet werden. Das Perowskit-Absorbermaterial wird sortenrein eingesammelt und es muss lediglich 1/3000 der Gewichtsmenge eines Moduls chemisch aufbereitet werden. Nach der Trennung der Materialien erfolgt die Entwicklung und Optimierung eines Perowskit-Recyclingverfahrens beim assoziierten Partner Solaveni GmbH. Für den Recyclingprozess werden selbstentwickelte nicht brennbare, kostengünstige und umweltfreundliche Lösungsmittelsysteme eingesetzt, die den Einsatz von toxischen Lösungsmitteln obsolet machen und auf den Einsatz von extremen Bedingungen, wie bspw. hohe Temperaturen verzichten. Dieser Ansatz soll es ermöglichen, die Kosten und die Umweltauswirkungen zu minimieren, indem der Energieverbrauch und die Abfallproduktion reduziert und die Kreislaufwirtschaft gefördert wird. Das angedachte Verfahren umfasst chemische und physikalische Bearbeitungsverfahren, wobei mindestens 90% der alten Absorbermaterialien zurückgewonnen werden sollen, die nach dem Recyclingprozess eine Reinheit von >=99% aufweisen. Am ZSW sollen aus den recycelten Absorbermaterialien (sowie mit den recycelten TCO-beschichteten Gläsern) neue Perowskitmodule hergestellt werden. Die Module aus den recycelten Materialien sollen mindestens 90% des Wirkungsgrads der frisch hergestellten Referenzproben aufweisen.

Statistik der öffentlichen Wasserversorgung und der öffentlichen Abwasserbeseitigung

1.Wasserversorgung: Gewinnung und Bezug von Grundwasser, Quellwasser und Oberflächenwasser, getrennt nach Gewinnungsanlagen. Abgabe von Wasser nach Menge und Zahl der versorgten Einwohner. 2.Abwasserbeseitigung: Menge und Herkunft des Abwassers; Art und Wirkungsgrad der Abwasserbehandlung; an Kanalisation und Kläranlagen angeschlossene/nicht angeschl. Einwohner; Schädlichkeit des Abwassers; Sammlung und Ableitung des Abwassers über die öffentliche Kanalisation; Menge, Behandlung, Verwendung und Beseitigung des Klärschlamms.

Molecular and biochemical characterization of lipoxygenase candidate genes involved in the biosynthesis of flavour-related volatiles in cultivated apple (Malus x domestica)

Lipoxygenases (LOX) catalyze the addition of molecular oxygen to polyunsaturated fatty acids to produce their respective hydroperoxides and have many different putative physiological functions in higher plants. The LOX reaction provides the substrates, e.g. for the formation of aroma-active C6-aldehydes as well as hexyl and hexenyl esters that decisively shape the aroma pattern of ripe and stored apple fruits. Therefore, the focus of the project will be on the characterization of the LOX gene family in apple to investigate for the first time crucial steps of the aroma formation in fruits of the cultivated apple with an interdisciplinary approach using molecular genetic and biochemical methods. Preliminary data obtained from QTL analyses and candidate gene mapping approaches have confirmed that lipoxygenase (LOX) is an important gene which determines aroma profiles of apple genotypes. Available Malus databases will be screened for LOX nucleotide sequences. LOX genes belonging to different subclasses of the gene family will be cloned by PCR-based strategies and genetically mapped in the Malus genome. Temporal and spatial expression patterns will be determined and candidate genes functionally characterized by heterologous expression systems (E. coli, Nicotiana, Fragaria). The data will finally be used to develop functional markers to support molecular breeding and to enable a more efficient documentation of biodiversity of aroma patterns in Malus gene bank accessions, apple varieties and breeding material lifting the selection of suitable crossing partners to a new efficiency level.

Skalierung von Perowskit-Schichtabscheidung für langzeitstabile große Tandem-Solarzellen, Teilprojekt: Inkjet-Abscheidung

Das Projektvorhaben 'SaPerloT' soll drei aussichtsreiche Verfahren für die industrielle Abscheidung von Perowskitschichten auf Silicium-Unterzellen für Silicium-Perowskit Tandemsolarzellen auf ein vorindustrielles Niveau entwickeln. Das Potential von Silicium-Perowskit Tandemsolarzellen konnte jüngst vom Fraunhofer ISE erneut eindrücklich unter Beweis gestellt werden. So wurde gemeinsam mit Oxford PV ein PV-Modul mit einem Wirkungsgrad von 25 % und einer Leistung von 421 Watt demonstriert. In SaPerloT wird für die Applikation des Perowskit-Absorbers ein kombinierter Abscheideansatz bestehend aus Aufdampfen und nasschemischer Aufbringung verfolgt ('Hybridansatz') erarbeitet. In diesem Teilprojekt erfolgt die Abscheidung ausschließlich mit Inkjet, an Stelle von Sprühen und Schlitzdüse. Die Vorteile von Inkjet sind die gerichtete Abscheidung von Dünnfilmen auf jeglicher Drucksubstratform (auch auf pseudoquadratischen PV-Silciumsubstraten) bei höchster Ressourceneffizienz. So wie der industrielle Reifegrad des Verfahrens in der Silicium-Photovoltaik. So wurde das Verfahren bereits erfolgreich für die Integration von selektiven Emittern eingesetzt

Hocheffiziente und CO2 neutrale Heißgaserzeugung mittels induktiver Suszeptorerwärmung für industrielle Anwendungen, Teilvorhaben: Entwicklung eines Induktionserwärmungssystems

Ziel des Verbundvorhabens ist es, die Energiewende voranzutreiben und Industrieunternehmen die Möglichkeit zu bieten, Prozesswärme ohne fossile Brennstoffe weltweit wettbewerbsfähig herzustellen. Hierzu wird ein Heißgaserzeuger entwickelt, der nahezu verlustfrei Heißgas mittels eines durch Induktion erwärmten Suszeptors erzeugt, der von Umgebungsluft oder Prozessgasen durchströmt wird. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung für die Induktionserwärmung kann der Heißgaserzeuger vollständig CO2-neutral betrieben werden. Es soll ein funktionsfähiger Demonstrator entwickelt werden. Ein mediendurchlässiger Suszeptor wird von einer Induktionsspule homogen durchwärmt. Die im Suszeptor erzeugte Temperatur wird auf das durchdringende Medium, idealerweise Umgebungsluft oder Prozessgas, übertragen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Die Induktionsspule kann außerhalb des Suszeptors angeordnet werden, was eine optimale Strömung des zu erwärmenden Mediums ermöglicht. Der angesaugte Luftstrom kühlt die Induktionsspule und wird vorgewärmt, was die Energieeffizienz des Gesamtsystems erhöht. Induktionsspulen werden meist aus Kupferrohren gefertigt und mit Kühlwasser durchflossen, um Überhitzung zu verhindern. Im geplanten System soll die Kühlenergie zur Vorwärmung der Gase genutzt werden, was den Wirkungsgrad erheblich steigert. Für Temperaturen kleiner oder größer 1200°C werden unterschiedliche Ansätze gewählt. Das Konzept bleibt dabei unverändert, jedoch wird das Material für Suszeptor, Gehäuse und Gasführung an die jeweiligen Temperaturen angepasst. Unter 1.200°C können metallische Werkstoffe verwendet werden; bei höheren Temperaturen müssen keramische Werkstoffe eingesetzt werden. Zusammengefasst zielt das Projekt darauf ab, eine effiziente und CO2-neutrale Methode zur industriellen Prozesswärmeerzeugung zu entwickeln, die den Anforderungen verschiedener Temperatur- und Leistungsklassen gerecht wird und den Einsatz erneuerbarer Energien fördert.

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