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Betriebsoptimierung, -monitoring und Transfer im Energetischen Nachbarschaftsquartier Helleheide, Teilvorhaben: Betriebsführungsoptimierung von Energieanlagen unter besonderer Berücksichtigung von unsicheren Prognosen, Optimierung bezüglich multipler Kriterien

Im zukünftigen Energiesystem mit 100% erneuerbaren Energien ist es essentiell die dezentrale Sektorenkopplung von Strom, Wärme und Elektromobilität auf Quartiersebene effizient zu vernetzen. Das ist besonders relevant für die Nutzbarmachung und Realisierung lokaler netzdienlicher Flexibilitätspotenziale für die Systemstabilität, als auch für die sichere digitale Kommunikation sowie die Akzeptanz und verstetigte Anwendung der Konzepte abseits von Pilotprojekten. Als Basis für die Evaluation stimmiger Konzepte und Planungen werden aber konkrete (Mess-) Daten und Informationen aus der Nutzungsphase eines Quartiers benötigt. Das innovative Reallabor Helleheide bietet dazu die einmalige Gelegenheit, zu untersuchen, was nach der Konzeptionierung, dem Aufbau im Quartier und der ersten Inbetriebnahme geschieht, z. B. inwiefern geplante Synergien sich realisieren und in welchem Maße die Akzeptanz der vielfältigen Stakeholder auch im Betrieb eine Rolle spielt. Das Vorhaben knüpft daher als Phase 2 an das vom BMWK und BMBF geförderte Vorhaben 'Energetisches Nachbarschaftsquartier Fliegerhorst Oldenburg' mit dem Förderkennzeichen 03SBE111 an. Die längerfristigen Akteursbeziehungen sind im Reallabor Helleheide dabei von zentraler Bedeutung. Hervorzuheben sind neben der vertrauensvollen und konstruktiven Zusammenarbeit zwischen Projektteam und Akteuren im Quartier (Bewohner*innen, Planer*innen und Entwickler*innen, Handwerker*innen, Wissenschaftler*innen) besonders die Einmaligkeit des erreichten Energieversorgungssystems sowie die Diversität im Bereich der Bewohnerstrukturen. Während des Projekts wird der Betrieb der Energieanlagen optimiert und gemonitort, welcher insbesondere durch Unsicherheiten bei der lokalen Energieerzeugung aber auch dem Nutzerverhalten geprägt ist. Hierbei kommen Algorithmen zum Einsatz die schon bei der Konzepterstellung verwendet wurden, um Emissionen zu reduzieren und zu vermeiden. Weiter erfolgt ein Abgleich der Modelle unter Nutzung der Messdaten.

Hochratenfähige und automatisierte Fertigungstechnologien für ultraleichte Hochleistungsflügel von Flugwindenergieanlagen, Teilvorhaben: Sensorgeführte Infusions- und Aushärteprozesse

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Entwicklung von Verfahren zur hochratenfähigen, automatisierten Fertigung von in gitterschalenbauweise gestalteten Flügelstrukturen. Die Hochratenfähigkeit ist der Schlüssel zur Reduktion der Fertigungskosten und somit zur Konkurrenzfähigkeit der Anwendung. Flugwindanlagen ermöglichen die Stromgewinnung auch bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten. Damit füllen sie eine lukrative Lücke bei der Herstellung von grünem Strom. Darüber hinaus können sie mobil eingesetzt werden, wenn sich neue Standortrandbedingungen bieten. Zu diesem Zweck kann die Anlage in Submodule zerlegt und mit Standardcontainern transportiert werden Die Verbindung von Kosteneffizienz, Robustheit und Leichtbau ist eine strategische Zielsetzung die entscheidend für viele nachhaltige Anwendungen ist. Im Projekt WingScale werden die im Vorgängerprojekt ENERWING erfolgreich erforschten Strukturkonzepte für den Leichtbauflügel mit hochratenfähigen Fertigungsstrategien kombiniert. Die im DLR etablierte Digitalisierung der Prozessumgebung erlaubt dabei, den individuellen Verlauf des Herstellungsprozesses so zu regeln, dass mit minimalem Energieverbrauch ein qualitativ hochwertiges Produkt, mit minimaler Streuung der Qualität erzeugt werden kann. Das DLR verwendet hierbei unterschiedliche Sensoren, die alle qualitätsrelevanten Parameter in der Prozesszone aufzeichnen und an die Regeleinheiten für Druck und Temperatur weiterleiten. Neben der direkten Nachführung der Prozessbedingungen können die Daten des so erzeugten digitalen Zwillings auch für gezielte, konstruktive Optimierung zukünftiger Generationen von Anlagen genutzt werden. Dies gilt sowohl für die Herstellung als auch für die Montage der Komponenten, die vorzugsweise über eine Verklebung der sehr dünnwandigen Strukturen erfolgt.

Entwicklung von neuartigen schadstoffminimierten kleinen industriellen Holz- und Holzabfallfeuerungsanlagen

In der holzverarbeitenden Industrie und in der Forstwirtschaft fallen grosse Mengen an Holzabfaellen an, deren Verbrennung oftmals sehr hohe Emissionen an Rauch, bestehend aus unverbrannten Stoffen, Partikeln und Stickstoffoxiden, verursacht. In diesem Projekt sollen erstmals bei Holz- und Holzabfall-Feuerungen mit Hilfe der numerischen Verbrennungssimulation die guenstigste Feuerraumgestaltung hinsichtlich optimaler Verbrennung und minimaler Schadstoffemission gefunden werden. Fuer die verbleibenden Partikelrestemissionen soll die Abscheidetechnologie an Holzfeuerungsabgase angepasst und optimiert werden. Dadurch kann die in Baden-Wuerttemberg ansaessige holzverarbeitende Industrie die anfallenden Holzreste umweltfreundlich und energiegewinnend verwerten und zukuenftige Entsorgungskosten (TA Siedlungsabfall) einsparen.

Ökologische Durchgängigkeit, Erzeugung von Aufstiegskorridoren im Unterwasser von Querbauwerken an Bundeswasserstraßen

Im Rahmen des Projekts wird die Auswirkung verschiedener Dotationswassermengen auf die Ausbildung einer signifikanten Leitströmung und somit geeigneten Aufstiegskorridoren von FAA im Unterwasser von Querbauwerken untersucht. Die mit den Strömungsmustern verbundenen hydraulischen Parameter (Geschwindigkeitsgradienten, Turbulenz) werden für unterschiedliche geometrisch-hydraulische Konstellationen (Einstiegsdimensionen, Fließgeschwindigkeiten, Dotationswassermengen) untersucht und mit den Fischbewegungen im Nahbereich der Einstiege verschnitten. Aus den Ergebnissen können die für die Erzeugung von signifikanten Leitströmung und Aufstiegskorridoren optimalen Dotationswassermengen entwickelt werden.

Anlage_2_Hinweisblatt_Energieeffizienz.pdf

Anlage 2 Hinweisblatt Energieeffizienz von wasserwirtschaftlichen Vorhaben für die Beantragung von Fördermitteln für Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von öffentlichen Abwasseranlagen und Anlagen der öffentlichen Wasserversorgung Nach der ab dem 20.12.2023 gültigen Fassung der Richtlinien über die Gewährung von Zuwendungen zur Förderung von wasserwirtschaftlichen Vorhaben (RZWas 2016) werden auch Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von öffentlichen Abwasseranlagen und Anlagen der öffentlichen Wasserversorgung gefördert. Gefördert werden a) bauliche Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz, wie Umrüstung von aerober Schlammstabilisierung auf Schlammfaulung, Umgestaltung von Faulbehältern zur Optimierung der Gasproduktion, Anlagen zur Verwertung der anfallenden Energie, und b) der Austausch von Anlagen und Anlagenteilen zur Einsparung von Energie, die nachhaltig zu einer Kohlendioxidreduzierung führen. Nicht gefördert werden Anlagen zur Energiegewinnung, die keinen direkten Bezug zur Abwasserbeseitigung oder Wasserversorgung haben, wie Windkraftanlagen oder Solarstrom, Neben dem allgemeinen Antragsformular, das bei der Bewilligungsbehörde und auf der Internetseite des MWU (https://mwu.sachsen-anhalt.de/umwelt/wasser/antragsunterlagen-rzwas-2016/) erhältlich ist, sind nach Nummer 16.1 RZWas 2016 mit dem Antrag folgende weitere Angaben sowie ein Gutachten zur Plausibilität der Angaben einzureichen. Für Maßnahmen nach Nummer 2.3.1 b) der RZWas 2016 ist dieser Umfang ausreichend. Für Maßnahmen nach Nummer 2.3.1 a) gelten zusätzlich die Anforderungen an die Antragsunterlagen nach Nummer 9.2 der RZWas 2016. Ausführliche Maßnahmenbeschreibung mit Lageplan Die zur Förderung beantragte Maßnahme ist ausführlich zu beschreiben und zu erläutern. Es ist schlüssig darzulegen, wie groß die Verringerung des Energieverbrauches und damit auch die Verringerung des Kohlendioxidausstoßes ist. Dazu gehört auch die Einordnung der geplanten Maßnahme in die zu beschreibende Gesamtanlage. Es ist sowohl die erwartete Verbesserung der Energieeffizienz bezogen auf die die Maßnahme betreffenden Anlagenteile als auch bezogen auf die Gesamtanlage anzugeben. Es ist der geplante Zeitraum für die Umsetzung der Maßnahme zu nennen. Der Lageplan ist mit einem Maßstab 1: 5000 oder mit einem genaueren Maßstab anzufertigen. Beurteilung der Maßnahme hinsichtlich der Auswirkungen auf die Reinigungsleistung und Betriebssicherheit der Gesamtanlagen Der Antragsteller hat darzulegen, ob und welche Auswirkungen aufgrund der Maßnahme auf die Gesamtanlage zu erwarten sind und hat diese zu beurteilen. Anlage 2 Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz dürfen nicht zu einer Verschlechterung der Ablaufwerte einer Abwasserbehandlungsanlage führen. Die Betriebssicherheit ist zu jeder Zeit zu gewährleisten. Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz bei Trinkwasservorhaben dürfen nicht zu einer Verschlechterung der Versorgungssicherheit und Trinkwasserqualität sowie zu unzulässigen oder unerwünschten Betriebszuständen in anderen Anlagenteilen führen. Energiecheck Für den Energiecheck sollen die Kennwerte gemäß Arbeitsblatt DWA-A 216 vom Dezember 2015 verwendet werden. Anhand der Kennwerte soll die mögliche Energieeinsparung der Gesamtanlage und der Beitrag, der durch die zur Förderung beantragte Maßnahme erreicht wird, dargestellt werden. Als Bezugsgröße für den spezifischen Energiebedarf einer Kläranlage in kWh / (E x a) ist nach dem Arbeitsblatt die mittlere tägliche CSB-Zulaufbelastung der Kläranlage, bezogen auf die einwohnerwertspezifische CSB-Fracht in Höhe von 120 g / (E x d), heranzuziehen. Für Wasserversorgungsanlagen sind die Kennwerte nach DVGW-Information Wasser Nr.77 vom Juli 2010 zu verwenden. Anhand der Kennwerte sind das Energieeinsparpotential der Anlage und der Beitrag, der durch die zur Förderung beantragte Maßnahme erreicht wird, darzustellen. Die Erstellung der Energiebilanz kann nach Abschnitt 2 der DVGW-Information Wasser Nr. 77 durchgeführt werden. Bei der Ermittlung des Energieeinsparpotentials können die Abschnitte 3.3 bis 3.7 der DVGW- Information Wasser Nr. 77 herangezogen werden. Kostenermittlung Die Kosten der Maßnahme sind darzustellen. Hier soll zwischen den Gesamtkosten (einschließlich Planungs- und Ingenieurkosten) und den zuwendungsfähigen Investitionskosten unterschieden werden. Spezifisches Energieeinsparpotential pro Einwohner (Abwasserbeseitigung) und Jahr in Kilowattstunden beziehungsweise pro Einwohnerwert Das spezifische Energieeinsparpotenzial ist die Differenz zwischen dem vorhandenen spezifischen Energieverbrauch und dem spezifischen Energieverbrauch nach Durchführung der Maßnahme. Der vorhandene spezifische Energieverbrauch ist auf der Grundlage von Betriebsdaten als Mittel der letzten drei Jahre anzugeben. Der spezifische Energieverbrauch nach Durchführung der Maßnahme ist unter Verwendung geeigneter Parameter und Kennwerte der zu errichtenden oder auszutauschenden Anlagen bzw. Anlagenteile zu prognostizieren. Es ist darzustellen, welche Energieträger künftig in welchem Umfang weniger genutzt werden sollen. Beispielsweise ist bei einer Verringerung des Energiebezugs aus dem öffentlichen Stromnetz der Umfang der Verringerung in Kilowattstunden pro Jahr anzugeben. Sofern der Anteil der Eigenenergieerzeugung gesteigert werden soll, ist anzugeben, wie die erzeugte Energie verwendet werden soll. Anlage 2 Erwartete jährliche Einsparung an Tonnen Kohlendioxid-Äquivalenten Eine Tonne Kohlendioxid entspricht einer Tonne Kohlendioxid-Äquivalent. Für die Ermittlung der jährlichen Kohlendioxideinsparung sind die energieträger- bzw. brennstoffspezifischen Kohlendioxid-Emissionsfaktoren (g CO2 / kWh) zu verwenden. Sofern durch die Verbesserung der Energieeffizienz weniger Energie aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen wird, ist der Kohlendioxid-Emissionsfaktor in Höhe von 435 g CO2 / kWh zu verwenden (Informationsblatt CO2 - Faktoren Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle vom 20.02.2025). Wird auf Grund einer erhöhten Eigenenergieerzeugung zusätzlich Energie in das öffentliche Stromnetz eingespeist, ist die Kohlendioxideinsparung ebenfalls mit diesem Faktor zu ermitteln. Der Kohlendioxid-Emissionsfaktor für Faulgas beträgt 0 g CO2 / kWh. Kosten je Tonne Kohlendioxid-Äquivalent, die jährlich eingespart werden Die zuwendungsfähigen Investitionskosten der Maßnahme sind auf die jährliche Kohlendioxideinsparung zu beziehen. Die Angabe erfolgt in Euro / Tonne CO2 und Jahr. Gutachten Dem Antrag ist ein Gutachten zwingend beizufügen, das die Plausibilität der Angaben des Antrags bestätigt. Dies gilt besonders für die durch die Maßnahme zu erwartende jährliche Einsparung an Tonnen Kohlendioxid-Äquivalent und die Kosten je Tonne Kohlendioxid-Äquivalent, die jährlich eingespart werden. Das Gutachten ist von einem unabhängigen Sachverständigen mit der besonderen Sachkunde auf dem Gebiet der Energieeinsparung/-effizienz sowie auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung bzw. Wasserversorgung zu erstellen. Das Gutachten darf nicht von dem Ingenieur- oder Planungsbüro erstellt werden, das mit der Planung der Maßnahme beauftragt wurde. Sprachliche Gleichstellung Die Personen- und Funktionsbezeichnungen in diesem Informationsblatt gelten jeweils in männlicher und weiblicher Form.

Gutachten zur moeglichen Auswirkung der Anlage zur Munitionsentsorgung der Munitions-Entsorgungs-Betriebsgesellschaft mbH Vogelsang (EVB) im Landkreis Torgau - Stellungnahme zum anlagenbezogenen Gewaesserschutz

Die EBV betreibt in Vogelgesang eine Anlage zur Entsorgung von Munition. Sie beabsichtigte, diese Anlage zu modernisieren und zu erweitern und stellte dazu einen Antrag auf wesentliche Aenderung gemaess Paragraph 15 BlmSchG. Das IWS sollte bewerten, ob sich die moeglichen Auswirkungen der geaenderten Anlage mit der Lage in einem Trinkwasserschutzgebiet vereinbaren liessen, oder ob ggfs zusaetzliche Schutzvorkehrungen ueber die Planungen hinaus getroffen werden muessten. Durch das IWS waren folgende Aufgabenschwerpunkte abzudecken: 1) Zu beruecksichtigende Betriebszustaende insbesondere Unter-/Uebernormalbetrieb, Leckagen und Stoerfaelle. 2) Beurteilung moeglicher Schadstoffemissionen. 3) Vorschlaege von Beschraenkungen, Teilverboten und Schutzvorkehrungen.

Optimierung einer betrieblichen Biogasanlage zur Erzeugung von Elektro- und Thermoenergie aus Guelle und nachwachsenden Rohstoffen

Die 1993 in Kraft getretene TA Siedlungsabfall schreibt fuer anfallende Bioabfaelle eine biologische Behandlung durch die entsorgungspftichtige Koerperschaft vor. Eine weitgehende Inertisierung wird bei gleichzeitigem Energiegewinn mit Hilfe von Biogasverfahren erreicht. Diese regenerative Energieerzeugung soll durch Einsatz nachwachsender Rohstoffe als Zuschlagstoff von unregelmaessig anfallenden Abfallzuschlagstoffen unabhaengig werden. Die nachwachsenden Rohstoffe koennen im Rahmen des Flaechenstillegungsplanes auf stillgelegten Iandwirtschaftlichen Flaechen angebaut und zur Verbesserung der Lagerfaehigkeit sowie zur Erhoehung der Biogasausbeute siliert werden. Durch Anreicherung von Guelle mit Lebensmittelabfaellen laesst sich von einer Freiland-Biogasanlage die Raumbelastung von 1,5 auf 7 kg OTS/m3 steigern und die erzeugte Elektro- und Thermoenergie um etwa das Sechsfache erhoehen. Die aus zwei einstufigen 500 mn Biogasreaktoren bestehende Anlage entsorgt 50 mn/d Guelle und 10 mn/d kommunale und gewerbliche Abfaelle. Zur weiteren Optimierung der Guelleanreicherung sowie zur kontinuierlichen Auslastung der Anlage und Energieerzeugung werden als Zuschlagstoffe nachwachsende Rohstoffe wie Knaulgras und geeignete Silierungsverfahren untersucht. Die Freiland-Biogasanlage ist von der Fa. Biophil durch eine Abfallvorbehandlungsanlage erweitert worden und wird in Kooperation mit der TFH weiter optimiert. Die Versuche zur Auswahl und Vorbehandlung der Guellezuschlagstoffe werden in Biogaslaboranlagen durchgefuehrt und ausgewaehlte Ansaetze in der Freilandanlage ueberprueft.

Elektrolyse mit Nutzung von Brauchwasser als Schnittstelle zur biologischen Methanisierung und Ozonierung, Teilvorhaben TU Berlin: Optimierende Prozessführung und modellgestütze Bewertung von Fahrweisen zur Elektrolyse mit Nutzung von Brauchwasser

Nachbewilligung zur Dritten Phase des Projektes: Entwicklung eines zweistufigen biologischen Verfahrens zur Reinigung von Deponiesickerwasser und industriellen Abwässern mit komplexen Stoffgemischen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel der letzten Projektphase war es, mit einer Langzeit-Praxiserprobung das zweistufige biologische Verfahren zur Deponiesickerwasserreinigung als Stand der Technik zu etablieren und zu bilanzieren. Nach der Inbetriebnahme des Technikums am Deponiestandort Schöneiche ging es in der zwölfmonatigen Laufzeit des Projektes AZ 14996/04 in den Langzeitversuchen um die Validierung der Laborergebnisse im technischen Maßstab, die verfahrenstechnische Optimierung der Anlage und um eine damit verbundene mögliche Kostenreduzierung des Systems. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem ersten Technikums-Probebetrieb wurde eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen durchgeführt: - der Umbau des Rohsickerwasserzulaufs, - die Verwendung von Soda statt Bicarbonat für die Ammoniumoxidation in Reaktor 2, - der Einsatz von Membrandosierpumpen mit integrierten Rückschlagventilen für die Zugabe von Soda und Essigsäure, - der Einbau von zusätzlichen Polyurethan-Festbetten zur Vergrößerung der Oberfläche für die Besiedlung mit Mikroorganismen, - die Einstellung des Sollwerts für Reaktor 4 auf einen pH-Wert von 6,5, - ein Update der SPS-Steuerung der Nanofiltration zur freien Programmierung der Spülzyklen, - der Einbau eines Absperrhahns vor den Nanofiltrations-Vorfilter - und die Trennung des Nanofiltrationsablaufs vom Reaktoren-Sammelablauf zur Behälterleerung. Es wurde sowohl Rohsickerwasser der MEAB-Deponie Schöneiche als auch Sickerwasserkonzentrat der Deponie Vorketzin behandelt. Fazit: Wegen der durchgeführten Optimierungsmaßnahmen ist es prinzipiell gelungen, das Schöneicher Rohsickerwasser gemäß Anhang 51 der Abwasserverordnung aufzureinigen. In Vorketzin wurde die organische Belastung über 70% und Stickstoff über 80% reduziert. Nach Rückgang der Calciumfracht sollte es zukünftig möglich sein, mit der Zweistufen-Biologie das Sickerwasserkonzentrat ausreichend zu reinigen, da organische Belastung und Stickstoffgehalt geringer als im Schöneicher Rohsickerwasser sind. Um das Verfahren als Stand der Technik, vor allem für die Behandlung von Sickerwasserkonzentraten, zu etablieren, müssten die Laborvorgaben mit den Erfahrungen des Technikumsbetriebs kombiniert und in einer weiteren Versuchsreihe unter optimierten Bedingungen verifiziert werden.

Online-Optimierung eines Absorptions- und Desorptionsprozesses für die Koksofengasreinigung

In der Prozessindustrie sind die Anforderungen an die Verfahren wie preiswertes Design und umweltschonenden Betrieb vielseitig, und teilweise auch gegenläufig. Hierdurch steigt der Bedarf an flexibleren Produktionsanlagen, um den steigenden Anforderungen bezüglich der schnell wechselnden Marktanforderungen und der Umweltverträglichkeit gerecht zu werden. Ressourcenschonung und Reduzierung der Umweltbelastung sind Ziele, die die gängigen Verfahren aufgrund der sich ändernden Umweltauflagen (Reinheit der Gasemission) an die Grenzen der Wirtschaftlichkeit bringen. Die Reaktivabsorption und die anschließende Desorption stellt durch die Kombination von Stofftrennung und chemischer Reaktion in Mehrkomponentensystemen ein sehr komplexes Verfahren mit einem hohen Optimierungspotential dar. Dies gilt insbesondere für die im Rahmen des Forschungsprojektes zu untersuchende Ammoniak-Schwefelwasserstoff-Kreislaufwäsche zur Reinigung von Kokereiabgasen. Bei diesem industriell relevanten und hier exemplarisch ausgewählten Prozess basiert der konventionelle Betrieb integrierter Kolonnensysteme auf der vorherigen Auslegung für einen konstanten Betriebspunkt. In der Realität ändern sich jedoch die Randbedingungen, so dass die Prozesse am vorgegebenen Betriebspunkt nicht optimal betrieben werden können. Hier liegt die besondere wissenschaftliche Herausforderung bezüglich der Online-Optimierung, die Umweltrestriktionen sowie alle Produktanforderungen unter den gegebenen Anlagenbegrenzungen und den sich ändernden Echtzeit-Randbedingungen zur Minimierung der Betriebskosten gleichzeitig einzuhalten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird eine Methodik zur Online Optimierung entwickelt und an einer realen Anlage (AS-Kreislaufwäsche) im Pilotmaßstab erprobt und bewertet. Als Ergebnis ist ein effizientes robustes Online-Optimierungssystem zur Ermittlung optimaler Prozessführungsstrategien für dynamische nichtlineare große Systeme unter Echtzeit-Randbedingungen zu erwarten. Die zu entwickelnde Methodik der Online-Optimierung ist allgemeingültig und soll für die Optimierung anderer Prozesse übertragbar sein.

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