Das Projekt "Teilvorhaben: HTEL-STACK 1 - AP HTs.1.2 'Zellentwicklung und Langzeitvalidierung' sowie HTEL-STACK 2 - AP HTs.2.2 'Konzeptionierung eines Logistiknetzwerkes für die Fertigung von Zell- und Stack-Komponenten'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KERAFOL Keramische Folien GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL) zeichnet sich im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Betriebskosten aus. Daher stellt sie einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von grünem Wasserstoff dar. HTEL-Zellen und HTEL-Stacks sind dabei als Kernelemente der Schlüssel für dessen großwirtschaftliche und kosteneffiziente Herstellung. Um den Markt künftig großskalig bedienen zu können, bedarf es weiterer Entwicklungsschritte bei Lebensdauer, Materialkosten, Effizienz, Fertigungstechnologien sowie Produktionsskalierung. Das Verbundvorhaben 'HTs: HTEL-Stacks - Ready for Gigawatt' innerhalb der Technologieplattform 'H2Giga' adressiert genau diese Themen und hat damit entscheidenden Anteil an der Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie. Sunfire als Elektrolyseurhersteller übernimmt hierbei die Gesamtkoordination und bearbeitet gemeinsam mit Industrie und Forschung Fragestellungen zur Industrialisierung der HTEL-Zellen und -Stacks. Kerafol ist für die weitere Optimierung der Eigenschaften des Zellelektrolyts aus Zirkonoxid zuständig (alternative Rohstoffe, Verringerung der Dicke, Ausbeutesteigerung, Zellmechanik) und beteiligt sich an der Weiterentwicklung der Zellelektroden (Wasserstoffelektrode, Sauerstoffelektrode, Langzeittests). Wesentlich ist auch die Entwicklung eines (teil-)automatisierten Elektrolytfertigungsprozesses und dessen Evaluierung anhand von im Rahmen des Vorhabens angeschaffter Testanlagen. Parallel dazu werden die notwendigen Unterstützungsprozesse (Qualitäts-, Lieferanten- und Anlagenmanagement) aufgebaut. Ziel der beiden Teilvorhaben mit Beteiligung von Kerafol ist neben der Leistungsoptimierung der Zellen insb. die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Fertigungsprozesses in Deutschland, mit dem sich jährlich Elektrolyte für Systeme mit einer Elektrolyse-Gesamtleistung von mehreren 100 MW bereitstellen lassen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Numerische Untersuchung von verfahrenstechnischen Systemen mit AEL-Reaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Obwohl die Alkalielektrolyse (AEL) seit Jahrzehnten im industriellen Einsatz ist, gibt es bis zur Bedienung der exponentiell steigenden CO2-neutralen Wasserstoffbedarfe entwicklungs- & produktionstechnische sowie logistische Aufgaben. Um zukünftig Märkte wie die Stahlindustrie, Raffinerien und Chemieindustrie im GW-Maßstab bei wettbewerbsfähigen Wasserstoffkosten zu bedienen, bedarf es der Weiterentwicklung der Technologie an sich sowie der Konzeptionierung von Produktionsprozesslinien inkl. Logistik für eine automatisierte Serienfertigung. Das Verbundvorhaben AEL - Ready for Gigawatt adressiert den Entwicklungs- und Forschungsschwerpunkt genau auf diese Themen und trägt damit einen entscheidenden Beitrag zur Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie und damit verbunden zur Hochskalierung der Elektrolysetechnologie in den Megawatt-Maßstab bei. Mittels dieses Vorhabens soll zum einen die Reduktion der Herstell- und Betriebskosten der Elektrolyseanlagen bewirkt und zum anderen die Konzeption von Industrieanlagen im Multi-MW-Bereich erarbeitet werden. Das DLR ist sowohl für die numerische Untersuchung des alkalischen Elektrolysesystems als auch für dessen Integration in Energiesysteme zuständig. Das Ziel des ersten Teils dies Teilvorhabens ist die Modellierung des 'Sunfire-Hylink Alkaline'-System, um anschließend mit Hilfe von Simulationen das Betriebsverhalten zu verbessern und damit die Betriebskosten zu senken. Im zweiten Teil werden Verschaltungskonzepte für großskalige Systeme mit HTEL- und AEL-Elektrolyseuren für die E-Fuel-Produktion und die Stahlindustrie erarbeitet. Für die wird eine Analyse zur Verbesserung der Systeme in Bezug auf Wirkungsgrade, Degradation und Kosten durchgeführt. Dazu werden alle Systemkomponenten modelliert bzw. bereits vorhanden Modellen abgeleitet.
Das Projekt "Entwicklung eines skalierbaren Brennstoffzellensystems bis zu 1.2MW mit Fokus Thermalmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Operations GmbH durchgeführt. Im Vorhaben SKAiB wird die Entwicklung eines Brennstoffzellensystems für den emissionsfreien Antrieb von Luftfahrzeugen, in Richtung einer relevanten Leistungsklasse unter gleichzeitiger Erhöhung des Reifegrades bis zur Flugtauglichkeit vorangebracht. Auf Basis der Ergebnisse vorangegangener Vorhaben liegen die Schwerpunkte dabei auf der Entwicklung von Steuer- und Regelungslösungen sowie auf der Leistungssteigerung von Komponenten des Brennstoffzellensystems und des Thermal Management Systems zur Skalierung in hohe Leistungsbereiche. Auf der elektrischen Seite soll dazu eine Lösung für das Zusammenwirken mit dem elektrischen Antriebsstrang aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit entwickelt werden. Mit dem Ziel einer nachhaltigen Nachweisführung und Optimierung der Systemlösungen sollen begleitend die Fähigkeiten der Simulation für den Betrieb skalierter Brennstoffzellensysteme und Thermal Management Systeme durch Modellbildung und Plattformintegration mittels eines effizienten institutionellen und industriellen Partnernetzwerkes entwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Evaluierung eines Behandlungssystems zur Regenwasseraufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Wasser und Umwelt, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Implementierung des innovativen rain2energy-Gesamtsystems in das städtische Quartier ecoSquare" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ecoSquare Regnitztal GmbH & Co. KG durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gesamtheitliche Konzeptionierung, Planung und Umsetzung eines integralen Regenwassermanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Intelligente Steuerung und Monitoring des kombinierten Regenwasser- und Energiesystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von enisyst GmbH durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prüfung, Implantierung Arbeitspakete in Hochbauplanung, Koordination Projektpartner + Bauleitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von eco eco AG durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung Planungswerkzeug und Entwicklung Energiekonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt, Fakultät Maschinenbau, Center für Angewandte Energieforschung (CAE) durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept getestet und zu marktreifen Produkten weiterentwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Wasserbilanzierung - Planungsverfahren - r2e in Bestandsquartieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HafenCity Universität Hamburg, Studiengang Bauingenieurwesen, Fachgebiet Umweltgerechte Stadt- und Infrastrukturplanung durchgeführt. Für das entstehende Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der zwei, insges. ca. 130 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil das intelligente Speichermanagement ermöglicht. Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, im Wesentlichen verdunstet bzw. Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit PV, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen. Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung von Simulationsmodellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht. Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.
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