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s/bta-verfahren/BtL-Verfahren/gi

Gärrestversuch Bayern - Prüfung der langfristigen Nachhaltigkeit der Nutzungspfade Biogas und BtL

Problemstellung: Die Bodenfruchtbarkeit hängt maßgeblich vom Humusgehalt ab, der eine bedeutende Rolle für Nährstoff- und Wasserspeicherung des Bodens übernimmt und als Kohlenstoffsenke dient. Bei der landwirtschaftlichen Produktion von Biomasse wird Humus abgebaut und Nährstoffe bei der Ernte vom Feld gefahren. Die Rückführung von Nährstoffen und humusbildenden Substanzen ist somit Grundlegend für eine nachhaltige Bewirtschaftung landwirtschaftlich genutzter Flächen. Ob und in welcher Menge diese Rückführung in Form von Gärresten aus der Biogasproduktion langfristig ausreichend sein kann, ist derzeit noch offen. Besonderes Augenmerk muss auf Nutzungsrichtungen wie BtL-Produktion (biomass to liquid) liegen, bei der keine humuswirksamen Reststoffe anfallen. Zielsetzung: Das Ziel dieses 10-jährigen Versuchs ist die Überprüfung der langfristigen Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Produktion von Silomais und Weizen zur Verwertung als Ausgangssubstrate für Biogas und BtL. Dazu wird eine zweigliedrige Fruchtfolge mit und ohne Strohabfuhr mit unterschiedlichen Stufen organischer Düngung über Gärreste und Rindergülle sowie ausschließlich mineralischer Düngung verglichen. Umfangreiche Erhebungen zum Humusgehalt und den Humusfraktionen, den bodenphysikalischen Eigenschaften sowie dem Bodenleben stehen im Fokus. Zum Ende der Versuchslaufzeit sollten erwartete Veränderungen der Bodeneigenschaften messtechnisch nachweisbar sein, so dass die nutzungsbedingten Produktionstechniken auf ihre langfristige Anwendbarkeit bewertet werden können. Arbeitsschwerpunkte: Untersuchung unterschiedlicher Stufen organischer Düngung im Vergleich zu ausschließlich mineralischer Düngung im Hinblick auf Langzeiteffekte an vier bayerischen Standorten - Vergleich der Strohabfuhr bzw. Ganzpflanzenernte gegenüber dem Strohverbleib auf dem Feld - Einfluss unterschiedlicher Düngevarianten und Nutzungspfade auf bodenphysikalische und -chemische Eigenschaften durch Untersuchungen hinsichtlich Nmin- und Humusgehalte zur Erstellung von Nährstoff- und Humusbilanzen sowie Aggregat- und Texturzuständen - Effekte unterschiedlicher Düngevarianten und Nutzungspfade auf bodenbiologische Eigenschaften durch Untersuchungen der Meso- und Lumbricidenfauna sowie der mikrobiellen Aktivität.

Pkw-BtL-Waldholz-mittel-DE-2020 (je kWh)

Mittelklasse-Pkw mit Biomass-to-Liquid (synthetischer Diesel), Fahrzeugdaten aus der Technologiedatenbank renewbility (#1); hier Verbrauch definiert für 1 kWh/km, inkl. Materialsaufwand zur Herstellung Besetzungsgrad: 1Personen Fahrleistung: 21197km/a Kraftstoff/Antrieb: Diesel Lebensdauer: 11,2a spezifischer Verbrauch: 3,6MJ/km spezifischer Verbrauch: 10,5l/100 km Straßenkategorie: Durchschnittswert

Untersuchung der Selbstzündung von Bio-Kerosin für Stickoxid-arme Verbrennung

BTL-Kraftstoffe (BTL = biomass to liquid) können Kraftstoffe fossiler Herkunft ersetzen und dabei grundsätzlich neben den CO2-Emissionen bei optimierter Verbrennung zusätzlich auch die Emissionen an Stickoxiden und Rußpartikeln deutlich reduzieren. Darüber hinaus weisen diese Biokraftstoffe eine hohe Ertragseffizienz auf (etwa drei- bis viermal höher als für Bio-Diesel). Das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Universität Bremen arbeitet seit 2008 in Projekten am Zündverhalten von BTL-Kerosin-und BTL-Diesel-Einzeltropfen. Bisher besteht jedoch eine Lücke zur technischen Anwendung der erlangten Ergebnisse. Ein Hauptproblem liegt dabei in der Vorverdampfung und Vormischung in heißer Hochdruckumgebung, ohne dass das gebildete Gemisch vorzeitig und außerhalb der Brennkammer zündet. Daher soll in diesem Forschungsvorhaben die Zündung technischer Sprays unter maschinenidentischen Bedingungen untersucht werden. Damit werden nicht nur die vorhandenen Simulationen validiert, sondern es sollen auch Gerätegeometrien und -parameter untersucht werden, die denen der Brenner des Bremer Firmenpartners SAACKE GmbH entsprechen. Mit den Forschungsergebnissen will die Fa. SAACKE GmbH eigene Brenner weiterentwickeln.

H2020-EU.3.3. - Societal Challenges - Secure, clean and efficient energy - (H2020-EU.3.3. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Sichere, saubere und effiziente Energieversorgung), SUNlight-to-LIQUID: Integrated solar-thermochemical synthesis of liquid hydrocarbon fuels (SUN-to-LIQUID)

Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.

Technikumsanlage zur Herstellung von Bio-SNG zur Einspeisung in Gasnetze und Nutzung in Brennstoffzellensystemen

Die Herstellung von Bio-SNG (Synthetic natural gas) ist eine Möglichkeit, Rest- und Abfallbiomasse durch thermochemische Konversion einer energetischen Nutzung zugänglich zu machen. Diese Synthese bietet sich dabei aus mehreren Gründen an: - Kleinere Anlagen realisierbar (10 - 100 MW), angepasst an lokal anfallende Biomasse. - Hohe Effizienz besonders bei Trigeneration (Strom, Wärme, Kraftstoffe) und damit hohes CO2Einsparpotenzial. - Im Vergleich zur Btl-Technologie geringes technisches und wirtschaftliches Risiko, damit ist schnellerer Markteintritt möglich. - Großes Marktpotenzial für Methan (Transportsektor, stationäre Anwendung, stoffliche Nutzung). -Vorhandene Verteiler- und Nutzer-Infrastruktur (Erdgas-Netz). - Verbrennung von Methan etabliert. - Schritt in Richtung H2-Wirtschaft. Bio-SNG ist aufgrund der bereits für die Synthese erforderlichen Reinigungsschritte gut für die NetzEinspeisung und anschließende Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-Anlagen geeignet. Dadurch ist die Umwandlung des Energieträgers in elektrische Energie mit entsprechend hohemWirkungsgrad und damit CO2-Einsparpotenzial erreichbar. Aufgrund der unterschiedlichen Struktur von Erzeuger- und Nutzerseite kann durch Einspeisung in das bestehende Erdgasnetz und Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-KWK-Systemen eine räumliche und zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Nutzung erreicht werden. Die zurzeit entwickelten Brennstoffzellen-Systeme für den Bereich KWK werden in der Regel für Methan/Erdgas als Brennstoff konzipiert, um eine direkte Ankopplung an das Erdgasnetz zu ermöglichen. Dies gilt sowohl für Systeme zur Hausenergieversorgung (Leistungsbereich ca. 1 bis 10 kWel) als auch für stationäre KWK-Anlagen (Leistungsbereich ca. 0,1 bis 1 MWel). CUTEC kann bereits auf wesentliche Verfahrensschritte dieser Prozesskette zurückgreifen. So ist ein Technikums-Wirbelschichtvergaser vorhanden, die notwendige Gasreinigung wird zurzeit entwickelt. Zur Darstellung der gesamten Prozesskette (Biomassevergasung bis Stromerzeugung mit Brennstoffzelle) fehlt allerdings die Anlagentechnik zur SNG-Synthese. Zwar sind Synthesereaktoren und -anlagen im Technikumsmaßstab verfügbar, aufgrund der speziellen Randbedingungen der SNG-Synthese (Druck- und Temperaturbereich, hohe Exothermie) muss die vorhandene Ausstattung jedoch deutlich erweitert und angepasst werden. Hier ist insbesondere das Reaktorkonzept auf einen mehrstufigenadiabaten Hordenreaktor mit Zwischenkühlung umzustellen und entsprechende Mess-, Steuer- und Regelungstechnik zu implementieren. Ein weiterer Aspekt ist die Implementierung eines angepassten Kühlkonzeptes. welche für die SNG-Synthese neu zu entwickeln ist.

Optimierung des H2 : CO - Verhältnisses im Synthesegas für die Produktion von Treibstoffen der 2. Generation an den exemplarischen Beispielen der BtL-Produktion sowie eines weiteren Anwendungsfalles, Teilvorhaben 2

Bau und Optimierung eines Shift-Reaktors nebst Katalysatorentwicklung zur Einstellung eines individuell optimalen H2:CO-Verhältnisses für die BtL- und Methan-Produktion. Ausgangspunkt sind Biomassen verschiedener Quellen, welche in einer Zirkulierenden Wirbelschicht zum Synthesegas zersetzt werden. Herstellung des Katalysators, erster Test in kleinem Versuchsreaktor, Optimierung des Katalysators im Laborreaktor, Versuche in der Technikumsanlage mit Biomasse (Holz, Weizenstroh) als Einsatzstoff im einwöchigen Dauerbetrieb. Holz, da sehr emissionsarm und zur Sicherstellung der Vergleichbarkeit mit den Arbeiten an der allothermen Anlage in Güssing. Stroh ist ein Material von hohem praktischen Interesse und bildet mit seinen Inhaltsstoffen an Chlor, Schwefel und Mineralien eine große Herausforderung an die konstante Leistungsfähigkeit des Katalysators. Vermarktung der Katalysatoren durch H.C. Starck ist vorgesehen.

Ermittlung konsistenter Stoffdaten zur Biomassepyrolyse im Hinblick auf die Validierung, Auslegung und den Betrieb labor-, kleintechnischer und technischer BtL-Vergasungsanlagen

Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Ermittlung und modellmäßige Beschreibung der Biomassepyrolyse unter technisch relevanten Bedingungen. Im ersten Projektabschnitt werden repräsentative Biomassen beschafft, charakterisiert und aufbereitet sowie eine Versuchsanlage zur Biomassepyrolyse geplant und errichtet, die eine möglichst genau Bilanzierung des Prozesses zulässt. Der zweite Projektabschnitt umfasst Untersuchungen zum Einfluss von Temperatur, Druck, Aufheizgeschwindigkeit und Gasatmosphäre auf Verteilung, Zusammensetzung und Eigenschaften der Pyrolyseprodukte. Neben verschiedenen Biomassen sollen auch die einzelnen Stoffgruppen Cellulose, Hemicellulose und Lignin evaluiert werden. Im dritten Projektabschnitt erfolgt die Einbindung ermittelter Daten in thermodynamische Simulationssoftware und die Erstellung von Prozessmodellen sowie einer Datenbank. Mit Hilfe der erstellten Modelle kann die Einbindung des Pyrolyseprozesses in die thermodynamischen Berechnungen großtechnischer Pyrolyse- und Vergasungsanlagen erfolgen und deren Dimensionierung wesentlich erleichtert werden. Kompetenz des IEC und vorhandenes Potenzial lassen eine erfolgreiche Bearbeitung des Projekts erwarten.

Modellversuch Biomuellvergaerung Ismaning

Fragestellung: - Anteil des Bioabfalls am Abfallaufkommen von privaten Haushaltungen (Geschosswohnungsbau), - Massen- und Energiebilanz bei einer Vorgaerung des Bioabfalls in der Pilotanlage der BTA in Garching, - Qualitaet der In- und Outputstroeme, - Optimierung der Anlagentechnik. Ergebnis: Gesammelte Biomuellmenge 54,1 kg/E x a = 18-20 Gew.-Prozent des Hausmuells. Ermittelte Vorteile der Vergaerung gegenueber der Kompostierung: - hoeherer Abbaugrad bei deutlich verringerter Zeit, - positive Energiebilanz, - breiteres Spektrum behandelbarer Abfaelle, - hoechstens 50 Prozent des Flaechenbedarfs, - um Faktor 5 reduzierte Geruchsemissionen. Hydrolysereststoff stellt hochwertiges Bodenverbesserungsmittel dar. Aufgrund dieser Resultate empfiehlt die TU Berlin den Einsatz der Vergaerung als Verwertungsloesung fuer Bioabfall im Landkreis Muenchen. Die BTA-Anlage wurde inzwischen errichtet und geht im Maerz 1997 in Betrieb.

Verwertung organischen Gewerbeabfalls und nassen Biomuells

Aufgabe: Untersuchung der Leistungsfaehigkeit des BTA-Verfahrens bei der gemeinsamen Verarbeitung von unterschiedlichen Gewerbeabfaellen (Obst- und Gemueseabfaelle aus Grossmarkthallen, Abfaelle aus Filialen von McDonald's) mit Bioabfaellen aus Haushaltungen. Ergebnis: Das BTA-Verfahren ist sowohl zur Verarbeitung von sehr nassen Abfaellen (Grossmarktabfaelle: ueber 90 Prozent Wasser) als auch trockener und stoerstoffbelasteter Abfaelle (Abfaelle aus McDonald's Filialen: knapp 40 Prozent Wasser, ca. ein Drittel Stoerstoffe) sehr gut in der Lage. Pro Mg oTR wurden 437 m3 Biogas erzeugt. Der Anaerob-Kompost war hygienisch einwandfrei, gut pflanzenvertraeglich und wenig schadstoffbelastet. Bei der Aufbereitung der McDonald's-Abfaelle konnten die Kunststoffe im Rechengut so aufkonzentriert werden, dass eine Verwertung moeglich ist. Die Entsorgungsleistung des BTA-Verfahrens lag insgesamt bei 95 Prozent.

Biorohölerzeugung unter Einsatz der Reaktivdestillation (READEST)

Lignocellulose (Holz, Stroh) soll in Sumpfphasenreaktoren unter gleichzeitiger destillativer Entfernung von niedermolekularen Spaltprodukten verflüssigt werden. Das beantragte Projekt hat zum Ziel nachzuweisen, dass eine Stabilisierung der Sumpfphase für den kontinuierlichen Dauerbetrieb nach dem Prinzip der Reaktivdestillation grundsätzlich möglich ist. Weiterhin sollen analytische Methoden zur Charakterisierung von Sumpf- und Produktölphasen weiterentwickelt und optimiert werden. Es erfolgt eine Arbeitsteilung zwischen HAW Hamburg (HAW) und Thünen Institut für Holzforschung Hamburg (TIHF).HAW erprobt den Langzeitbetrieb der Biomasseverflüssigung durch Reaktivdestillation experimentell im Labormaßstab, erstellt Massen- und Energiebilanzen zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit und stellt Daten zur Auslegung einer Pilotanlage zur technischen Realisierung des Verfahrens bereit. TIHF entwickelt analytische Methoden zur Charakterisierung von Sumpfphase und Produkten weiter und optimiert diese auf die Anwendung für die Biomasseverflüssigung in der Sumpfphase mittels Reaktivdestillation.

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