Das Projekt "T 2: Development of energy-efficient systems for high-quality fruit drying - initiated by the SFB subproject E1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Background: Thailand is an agriculture-based economy with production of high value fruits as one of the main sources of crop revenue. Among them, longan and litchi have significant importance for the economy. Those fruits are produced mainly in the northern region. Litchi is grown primarily by smallholders in the mountainous areas. However, the orchards are being substituted by seasonal field crops because the profitability of litchi growers has been jeopardized by unstable prices and insufficient access to markets. Consequently, this substitution have resulted on increasing levels of erosion, pesticide use and water demands. Local production of dried fruits by small-scale industries or farmer cooperatives is a promising solution for the upland growers. Such practice keeps the value adding process in the rural area, allows decoupling producer from the unstable fresh market and eliminates the middle man from the value chain. However, with the rising fuel cost the profitability of this operation may be reduced. Particularly because the current drying technology used in small-scale food processing industries has low energy efficiency and yield heterogeneous product, not allowing them to achieve the standards of the international market. Therefore small-scale fruit drying equipment has to be optimized to increase energy efficiency and to meet export quality standards. Additionally, renewable sources like biomass or biogas produced from fruit processing wastes, such as pruning wood, seeds, and peels, can provide energy for drying and replace fossil fuels. Therefore, biogas and biomass combustion should be integrated in the drying systems. Results until now: A survey of litchi drying facilities in Northern Thailand was conducted. Semi-structured questionnaires were applied to evaluate the facilities in terms of age, equipment, operational procedures, energy, labor and costs. Various types of cabinet tray dryers heated either with LPG or firewood were found and it was observed that in general producers face difficulties in achieving uniform batches. An additional survey was carried at the sites where the LPG-fueled tray dryer from the Likhitchewan company are used. Users mentioned its convenient operation, good temperature control and cost-capacity ratio as its main advantages. The high fuel consumption and non-uniformity of the drying batch were consistently regarded as drawbacks. The quality and energy performance of the Likhitchewan tray dryer was experimentally analyzed for litchi drying in a farmers cooperative. Non-uniform temperature distribution in the drying chamber was observed resulting on heterogeneous batch. Regarding the energy performance, about 15 kg of LPG was required per batch which yielded approximately 15 kg of dry litchi. Losses via exhaust air and convective losses were the main heat sinks identified. (abridged text)
Das Projekt "Biomass for energy in Mexico - A technical, economic and environmental analysis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 durchgeführt. Biomass is globally by far the most widely used renewable source of energy. But despite the overriding importance of biomass for energy provision, its role continues to be largely unrecognized in the existing overall Mexican energy system. Also another key constraint to the expansion of biomass production is the limited amount of land available to meet the needs for food, feed, and fuel in the coming decades on the background of the expected population growth. And additionally, large-scale biomass production raises concerns about food versus fuel trade-offs, demands for natural resources such as water, and its potential impacts on the quality of the natural environment. Against this background, the objective of this study is to develop and apply a model approach, which helps to summarize and harmonize the technical and economic biomass potential for energy production in Mexico by the present and the next decades based on the official data and trends reported by the Federal Ministries and considering important sustainable assessment criteria discussed currently. This goal includes the development of a model to assess the sustainable biomass potential in Mexico with a high spatial resolution on the background of considerable lacks of primary data (assessing the available resources for a satisfactory formulation). Additionally a model will be developed to analyze the contribution of biomass within the overall energy system considering production and transportation costs, energy balance, regulatory frames and allowing quantifying the resulting consequences (e.g. greenhouse gas reductions). Finally the results retrieved based on these investigations will be interconnected to allow for the calculation of several scenarios and how to maximize the sustainable biomass penetration in the future development of the energy system in Mexico. Statements will be made how a biomass strategy of the Mexican government could be designed to maximize the benefit of bioenergy under minimizing the possible negative impacts.
Das Projekt "Waste Heat Recovery by an Organic-Rankine-Cycle (RecoORC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Zentrum für angewandte Forschung an Fachhochschulen, Nachhaltige Energietechnik - zafh.net durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist die Analyse innovativer Organischer-Rankine-Prozesse (ORC) für den Anwendungsbereich industrieller Abwärme. Die in Produktionsprozessen verfügbare Wärme im Temperaturbereich von 75-500 Grad C, die Abwärme von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sowie die Wärme aus erneuerbarer Energieerzeugung sollen zukünftig zunehmend zur Stromerzeugung durch ORC-Anlagen genutzt werden. Forschung ist notwendig für die Bestimmung der minimal nutzbaren Temperaturen, eventueller Zufeuerung bei niedrigen Temperaturen, Anpassung von Wärmetauschern sowie im Bereich der Maschinenentwicklung kleiner Leistung. Im Teilprojekt werden Auslegungstools und dynamische Simulationssysteme basierend auf Messdaten entwickelt. Sie sollen eine detaillierter Anlagenplanung und Energieeffizienzberechnung ermöglichen.
Das Projekt "Ganzheitliche Entwicklung einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlage einschließlich thermischer Abgasreinigung mit dem Ziel eines ressourceneffizienten Betriebs hinsichtlich Brennstoffbedarf und Minimierung der Ausfallzeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Gegenstand der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Rahmen des Projekts ist die Entwicklung einer technischen Dienstleistung für Betreiber von Mechanisch-Biologischen-Abfallbehandlungsanlagen. Um die nach der 30. BImSchV geforderten Emissionsgrenzen einhalten zu können, wurden Nachverbrennungsanlagen (vornehmlich Regenerative-Thermische-Oxidations-Anlagen) für deren Ablüfte implementiert. Problematisch erwiesen sich massive Korrosionserscheinungen, verstopfende Wärmespeichermassen und der hohe Zusatzbrennstoffbedarf. Da die 1. Generation der RTO-Anlagen demnächst bereits ersetzt werden muss, wollten iba und CUTEC die planerische Basis für eine Optimierung der Prozesse und der RTO legen. Dabei optimierte iba das Verfahren des Abfallbehandlungsprozesses, so dass sich das Korrosions- und Belagspotenzial sowie der Brennstoffbedarf für die RTO signifikant reduzieren. CUTEC erprobte eine neue RTO-Technologie, die weniger korrosionsempfindlich ist und mit Belägen verbessert umgehen kann. Die aus dem Vorhaben resultierenden technischen bzw. planerischen Dienstleistungen können in mehr als 50 Unternehmen umgesetzt werden und ziehen erhebliche anlagentechnische Investitionen nach sich. Die Versuche fanden an der MBA Pohlsche Heide statt. Der Standort erwies für die Anlage als hervorragend geeignet. Einerseits unterstützte GVoA als Betreiber der MBA kontinuierlich die Arbeiten vor Ort. Andererseits erwies sich der vorhandene Platz als äußerst großzügig bemessen. Die niedrigen Siloxan-Gehalte in der Abluft im Bereich von 1 mg/Nm3 bis 2 mg/Nm3 ließen den Druckverlust in der Anlage über den Versuchszeitraum nicht ansteigen. Entsprechend unbeeindruckt zeigte sich die Regeneratormasse gegenüber den Anhaftungen. Bei zweimaligem Ablassen der Regeneratormasse konnten die wenigen Anhaftungen gut von den Keramikkugeln gelöst werden. Zur Anhebung der Rohgastemperatur und der damit erhofften Verringerung des Korrosionspotenzials des Rohgases wurde ein Wärmeübertrager zwischen Wäscher und RTO installiert. Der Einbau dieses Wärmeübertragers bewirkte eine Temperaturerhöhung der Abluft um 45 K. Eine deutlich verringerte Kondensationsneigung mit einhergehendem reduziertem Korrosionspotenzial gegenüber den verbauten Materialproben wurde dadurch erreicht. Ein autothermer Betrieb der RTO ließ sich ab einem spezifischen Energiebedarf von 23,5 Wh/Nm3 erreichen, so dass auf eine Zugabe von Zusatzbrennstoff verzichtet werden konnte. Im Vergleich zu Großanlagen, die üblicherweise einen Wert um 15 Wh/Nm3 bis 20 Wh/Nm3 aufweisen, wurde für eine Versuchsanlage ein guter Wert erreicht. Die Ansäuerung des Waschwassers bewirkte eine Senkung des Stickstoffmonoxid-Gehalts im Reingas um über 90Prozent. Der Distickstoffmonoxid-Anteil im Reingas konnte um immerhin 65 Prozent reduziert werden. Von den verbauten Probematerialien zur Dokumentation der Korrosion konnten im Rohgas Edelstähle überzeugen. Im Reingas erwiesen sich lediglich die Edelstähle 1.4462 und 1.4539 als eingeschränkt empf
Das Projekt "Regelungsstrategie für den heißen Bypass von regenerativen Nachverbrennungsanlagen zur Stabilisierung der Brennraumtemperatur im überautothermen Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Thermische Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer Abluftvorwärmung (RNV-Anlagen) werden in der Industrie häufig eingesetzt, um Abluftströme aus Produktionsprozessen zu reinigen, die mit organischen Schadstoffen verunreinigt sind. Durch die mit der regenerativen Wärmerückgewinnung erzielbaren hohen Vorwärmgrade, ist es möglich, RNV-Anlagen schon ab Konzentrationen von etwa 2 g/mN3 brennbarer Substanzen in der Abluft autotherm, also ohne zusätzliche Brennstoffzufuhr zu betreiben. Sind die Konzentrationen deutlich höher als für den autothermen Betrieb erforderlich (über-autothermer Betrieb), stellt man fest, dass sich Temperaturmaxima bilden, die in die Regeneratoren hineinwandern. Gleichzeitig nimmt die Temperatur im Brennraum ab. Da die Regelung der Zufuhr von Zusatzbrennstoff oftmals auf der Brennraumtemperatur basiert, kann dies dazu führen, dass die Brennstoffzufuhr erhöht wird, obwohl bereits ausreichend Reaktionsenthalpie mit den Abluftschadstoffen zugeführt wird. Durch Auskopplung von Reingas aus dem Brennraum über einen sog, heißen Bypass, können das Wärmekapazitätsstromverhältnis beeinflusst und damit die Temperaturmaxima zum Brennraum hin verschoben werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird hierfür ein Regelungskonzept entwickelt. Neben einer Temperatur basierten Regelung (anhand des gemessenen Profils oder auf Basis weniger ausgewählter Messstellen), wird auch die Modell basierte Regelung evaluiert. Hierzu wurde ein vereinfachtes Modell implementiert, welches die Vorgänge in den Regeneratoren anhand der Rekuperator-Analogie beschreibt.
Das Projekt "Einsatz von Oxidationskatalysatoren in vorhandenen thermisch-regenerativen Abgasreinigungsanlagen zur Senkung des Brennstoffbedarfs im unterautothermen Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Es soll ein Verfahren entwickelt werden, um in vorhandenen thermischregenerativen Nachverbrennungsanlagen (TRNV) durch nachträglichen Einbau von Katalysatoren den Zusatzbrennstoffbedarf und damit die C02-Emissionen in hohem Umfang zu senken. Zwar sind neue katalytisch-regen. Anlagen grundsätzlich am Markt verfügbar, jedoch liegt in der Nachrüstung von Katalysatoren auch deshalb ein hoher ökonomischer Anreiz, weil der Großteil der vorhandenen Anlagen übernommen bzw. erhalten wird und dadurch niedrigere Investitionen aufzubringen sind. Der Forschungsbedarf lässt sich wie folgt charakterisieren: Welches quantitative thermodynamische Verhalten weisen TRNV nach Umrüstung auf KRNV-Betrieb auf, welche Brennstoffeinsparung lässt sich erzielen? Wie ist eine Brennertechnologie für den Betrieb in einer auf KRNV-Betrieb umgerüsteten RNV zu gestalten, auch unter dem Aspekt, dass eine Rückkehr in den thermischen Betrieb ohne weitere Umrüstung möglich ist? Welche Auslegungs- und Beurteilungskenngrößen lassen sich aus den Erkenntnissen der Simulationen ableiten, die eine zuverlässige, jedoch vereinfachte Projektierung des KRNV-Konzeptes für Anlagen unterschiedlicher Hersteller zulassen?
Das Projekt "Nachwuchsgruppe FLEXIKON - Hochwarmfeste Dampferzeugerwerkstoffe für lastflexible konventionelle Kraftwerke: Betriebsverhalten, Schädigungsprozesse und Optimierungspotentiale für künftige Einsatzbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 5 Werkstofftechnik, Fachgruppe 5.2 Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik durchgeführt. Im Zuge der Energiewende ergeben sich für konventionelle Kraftwerke neue Betriebsbedingungen, die für die dort eingesetzten Werkstoffe erheblich erhöhte Anforderungen bedeuten. Der zum Ausgleich des fluktuierenden Stromangebots aus regenerativen Quellen erforderliche lastflexible Betrieb führt zu einer stark zyklischen Ermüdungsbeanspruchung der Bauteile mit wechselnden Temperaturen und mechanischen Spannungen. Hinzu kommen veränderliche Rauchgase mit höherem Korrosionspotential durch Teillast- und Stützfeuerungsphasen sowie die verbreitet eingeführte Biomasse-Zufeuerung. Das Projekt FLEXIKON untersucht an heute üblichen 9-12% Cr-Stählen die Reaktion typischer Werkstoffsysteme der Kraftwerkstechnik auf diese Bedingungen. Durch teils komplexe betriebsnahe Korrosionstests und Ermüdungsexperimente werden sowohl die Werkstoffalterung und Korrosion (unter zyklisch wechselnden Temperaturen und Atmosphären) als auch das mechanische Verhalten (überlagerte Kriech-/ Ermüdungsbeanspruchungen bei wechselnder Temperatur und gleichzeitigem Rauchgasangriff) charakterisiert. Thermodynamische Rechnungen und Lebensdauermodelle helfen, die beobachteten Werkstoffreaktionen umfassend darzustellen und zu verstehen. Durch Vergleiche mit dem bekannten Werkstoffverhalten unter stationären Bedingungen zeigt das Projekt, inwieweit ein zyklischer Betrieb bestehender Anlagen möglich ist und welche Auswirkungen ein langfristig lastflexibler Betrieb auf die Lebensdauer kritischer Komponenten hat. Das Verständnis der Werkstoffreaktionen unterstützt die Abschätzung kritischer Lastgradienten und Grenztemperaturen, was die Optimierung derzeitiger Betriebsstrategien ermöglicht. Die Daten können ferner in Änderungskonstruktionen kritischer Bauteile einfließen, die im Bedarfsfall in bestehende Anlagen integriert werden. Gleichzeitig werden Ansätze für eine Weiterentwicklung der Werkstoffe aufgezeigt, die langfristig weitere Optimierungen der Wechsellastfähigkeit von Bestands- und Neuanlagen ermöglichen.
Das Projekt "SOFC Auxiliary Power In Emissions/Noise Solutions (SAPIENS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADELAN Ltd. durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Optimierung und der Bau von 200W SOFC-Stacks und die Integration in ein Hybrid-System aus Brennstoffzelle, Batterie und elektrischen Verbrauchern, die in Wohnmobilen üblicherweise anzutreffen sind. Zusätzlich benötigte System-Komponenten sind eine Brenngasaufbereitung zur Reinigung des Brennstoffs (Autogas, Mischung aus Propan und Butan) sowie elektrische und mechanische Hilfsaggregate inkl. der Regelung. Alle Komponenten bilden das Brennstoffzellensystem welches zunächst im Labor getestet wird und dann nach weiterer Optimierung und Miniaturisierung in das Wohnmobil integriert werden soll. Das Projekt zielt zunächst auf Wohnmobile der Fa. Autosleepers ab, einem KMU aus Großbritannien, andere Anwendungsbereiche wie Boote, Ambulanzen und Fahrzeuge zur Umweltprüfung werden im Rahmen des Projektes ebenfalls geprüft. Autogas wurde als Brennstoff gewählt, da es, verglichen mit Wasserstoff oder Methanol, eine ausgesprochen hohe volumetrische Energiedichte aufweist und bereits standardmäßig als Kraftstoff in Wohnmobilen verwendet wird (z.B. für Kocher, Kühlschränke, Wassererwärmung). Autogas ist europaweit an vielen Tankstellen verfügbar. Als Brennstoffzellentyp wurde die SOFC gewählt, da diese mit Autogas betrieben werden kann und dabei geringe Lärm- und Abgasemissionen aufweist und die Abwärme gut zur Warmwasseraufbereitung genutzt werden kann. Die Ziele des Vorhabens sind: - Entwicklung des brennstoffzellen-basierten Stromerzeugers und Integration in das Wohnmobil - Analytische Untersuchungen von Autogas - Marktstudie zur Minimierung des Kommerzialisierungsrisikos - Verbesserung der SOFC in Bezug auf Materialien, Lebensdauer, Performance und Kosten - Geräusch- und Emissionsreduzierung - Nachweis der Langzeitstabilität und Zyklisierbarkeit für Zulassung - Verbreitung der Ergebnisse durch Nutzung der Technologie seitens Endanwender und Berichterstattung.
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