Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie durchgeführt. Die Aufgabe der DVGW-Forschungsstelle Wasserchemie am EBI ist die Optimierung der BioBZ im Hinblick auf den maximal zu erzielenden Stoffumsatz auf der Anodenseite. Hierfür wird die Biofilmstruktur mit bildgebenden Verfahren visualisiert und strukturell charakterisiert. Gezielt soll die Korrelation der Biofilmstruktur mit den Kultivierungsbedingungen aufzeigt werden, um den Stoffübergang und -umsatz zu verbessern. Zudem wird der Biomasse-Abtrag charakterisiert, um Aussagen zum Langzeitbetrieb der BioBZ abzuleiten. Zusätzlich wird an der DVGW-Forschungsstelle die Elimination von Mikroschadstoffen in der BioBZ unter realen Bedingungen mit Abwasser als Kultivierungsmedium quantifiziert. Die Laborversuchsanlage wird mit zwei BioBZ aufgebaut. Reales Abwasser dient auf der Anodenseite als Elektronendonator (vorgeklärt) und auf der Kathodenseite als Elektronenakzeptor (biologisch gereinigt). Die Biofilme werden visualisiert und charakterisiert, um eine Korrelation der Versuchsbedingungen (CSB, Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur) mit der Biofilmstruktur, dem Stoffumsatz und der Energieausbeute zu erhalten. Die Versuchsbedingungen werden systematisch variiert, um die optimalen Betriebsparameter der BioBZ zu ermitteln. Strömungssimulationen werden eingesetzt, um die Interaktion des Biofilms mit dem fließenden Medium zu quantifizieren. Durch Abtragsversuche soll der Langzeitbetrieb der BioBZ sichergestellt werden. Zusätzlich wird der Abbau von Mikroschadstoffen als Mehrwert verfolgt.
Das Projekt "Fortsetzungsantrag: 725 HWT GKM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es. mittels einer Testschleife das Betriebs- und Versagensverhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Armaturen bei hohen Temperaturen unter Einwirkung von mechanischen Lasten und korrosiven Medien zu erforschen und für den technischen Einsatz unter diesen Bedingungen zu qualifizieren. Damit können Wirkungsgradsteigerungen und die Erhöhung der Ressourceneffizienz bei Dampfkraftwerken erreicht werden. Aufgrund der komplexen Beanspruchung aus Druck, hoher Temperatur und aggressivem Medium ergeben sich extreme Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe. Im Rahmen des Projekts werden wissenschaftliche Erkenntnisse über Korrosions- und Oxidationsverhalten, langzeitige Druck- und Temperaturbelastungen, Mikrostrukturänderungen und Schädigungsmechanismen gewonnen, um zukünftig einen störungsfreien Betrieb und gleichzeitig einen so gering wie möglichen Aufwand bei Stillständen und Inspektionen in hocheffizienten Kraftwerken sicherzustellen. Zudem werden die Erkenntnisse in Form von Daten und Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich metallkundlicher und werkstofftechnischer Beschreibungen von Schädigungsmechanismen ausgearbeitet und Beurteilungskriterien zusammengestellt. Das Arbeitsprogramm ist als Fortsetzung und Vertiefung des gleichnamigen Vorgängerprojekts mit folgenden Schwerpunkten anzusehen: - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen und deren Schweißverbindungen für hocheffiziente Kraftwerke unter tatsächlichen Kraftwerksbedingungen - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen unter nicht bestimmungsgemäßen Beanspruchungen (Störfall) - Erkenntnisse über das Oxidations- und Korrosionsverhalten der eingesetzten Werkstoffe - Erstellung von Auslegungskonzepten und Entwicklung von optimierten Berechnungsverfahren - Adäquate Beurteilung der Lebensdauer und der Werkstoffe für einen sicheren und ökonomischen Betrieb - Neue Erkenntnisse über mögliche Wärmebehandlungen von Ni-Basislegierungen unter realen Bedingungen - Überprüfung des konzipierten Überwachungskonzeptes - Betriebsverhalten und Zuverlässigkeit der eingesetzten Regelungs- und Absperrarmaturen
Das Projekt "Uebertragung der Wirbelschichttechnik auf Membranverfahren zur Verhinderung von Belagbildung bei der Behandlung von Deponiesickerwaessern und schwierigen Industrieabwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik und Institut für Verfahrenstechnik durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen zwei Anlagen im Pilotmassstab entwickelt und aufgebaut werden, an denen die Wirbelschichttechnik zur Verhinderung von Belagbildung untersucht wird, und zwar fuer die Umkehrosmose (ro), fuer die Ultrafiltration (uf) und die Mikrofiltration (mf). Als Module sollen zunaechst nur Rohrmodule eingesetzt werden. An Modellsubstanzen, z.B. im Bereich ro an gesaettigten Calciumsulfatloesungen, soll untersucht werden, bei welchen Betriebsparametern mit der Wirbelschicht die Belagbildung kontrolliert werden kann, ohne die Membranen zu beschaedigen. Dass es prinzipiell moeglich sein muss, Membranen mit Wirbelschicht zu betreiben, ohne die Membran zu beschaedigen, zeigen erfolgreiche Untersuchungen zum Einsatz der 'Seeding-Technik' bei Membranverfahren. Im Anschluss an die Versuche mit Modellsubstanzen sollen durch Versuche an realen Fluessigkeiten, z.B. an Deponiesickerwaessern im Ro-Bereich, das Langzeit...
Das Projekt "VOKos - Effizienzsteigerung durch verfahrenstechnisch optimierende Korrosionsschutzkonzepte in Verbrennungsanlagen mit heterogenen Festbrennstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Augsburg, Institut für Physik, Lehrstuhl für Experimentalphysik I und Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung durchgeführt. Kontrolliert durch unterschiedliche Stellgrößen der Feuerleistungsregelung kann der Austrag an korrosiven Partikeln aus dem Feuerraum variieren. Ob diese Partikel eine korrosive Wirkung auf den Überhitzern entfalten, kann die direkte Überwachung der Korrosionsrate klären. Im Projekt der Universität Augsburg soll durch Online-Monitoring der Korrosionsrate der Zusammenhang zwischen Betriebszustand, Anlagensteuerung und Korrosion verfolgt werden. In Laborexperimenten werden die Reaktionen im Belag auf den Überhitzern nachgestellt, um eine nachfolgende Modellierung des Stofftransports im Belag und der Korrosion zu ermöglichen. Die so gewonnenen Daten werden mit multivariater Analyse mit den Stell- und Regelgrößen der Anlagensteuerung verknüpft. Standardmethode zum Monitoring wird die Erfassung des Linearen Polarisationswiderstands (LPR) sein (AP 3.5, 5.1), ergänzt wird sie durch Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) (AP 3.6,3.7, 5.2). Mit EIS werden neben der Korrosionsrate Informationen über Veränderungen im Belag/Korrosionsprodukt erfasst. Umwandlungen im Belag, insbesondere Freisetzung von Chlor durch Sulfatierung chloridscher Partikel wird durch Messung der Sulfatierungskinetik in einem Laboraufbau bestimmt (AP 5.5). Hierzu ist der bestehende Aufbau zu modifizieren und zu verbessern. Die Datenanalyse erfolgt in AP 4.2, 4.3, 4.4, in denen mit den Partnern die Korrelation von Betriebszuständen, korrosivem Potential des Rauchgases und Korrosion hergestellt wird.
Das Projekt "Analyse der Schwermetallstoffströme aus Steinkohlefeuerungen unter besonderer Berücksichtigung des Betriebszustandes der Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Deutsch-Französisches Institut für Umweltforschung durchgeführt. In Baden-Württemberg stellen die Großfeuerungsanlagen eine Hauptquelle für Schwermetallemissionen in die Umweltmedien Luft, Wasser und Boden dar. Die Verteilung der durch die Kohle eingebrachten Schwermetallfrachten auf die einzelnen Umweltmedien hängt stark von Betriebsparametern der Anlagen ab, so dass diese bei einer regionalen Stoffstromanalyse berücksichtigt werden sollten. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projekts wird an einer Steinkohle-Trockenfeuerung die Variation der Verteilung der Schwermetalle auf die verschiedenen Emissionspfade in Abhängigkeit vom Betriebspunkt experimentell untersucht und in einem Modell abgebildet. Hierzu wird für die Schwermetalle Arsen, Cadmium, Nickel, Blei und Quecksilber die Höhe des partikelgebundenen Anteils bzw. die korngrößenabhängige Anreicherung an der Flugasche bei unterschiedlichen Kohlearten, Lastzuständen, Verbrennungstemperaturen, Sauerstoff-Gehalten im Kessel analysiert. Im Anschluss an die Modellierung der Spurenelementverteilung in Abhängigkeit vom Betriebspunkt wird eine auf die gesamte Anlage bezogene Stoffstromanalyse durchgeführt und hieraus Handlungsempfehlungen für die Steuerung von Schwermetallströmen abgeleitet. Somit wird eine optimierte Steuerung der Schwermetallströme über die Auswahl von Kohle und Betriebsparametern ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben 2.2.1B Robustes Hochtemperaturverbrennungssystem mit erweitertem Betriebsbereich (HTV-EB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes AG Turbo 2020. Im Mittelpunkt dieses Vorhabens steht die Erweiterung des Betriebsbereiches eines robusten Hochtemperatur-Gasturbinenbrenners, mit dem niedrige Stickoxidemissionen bei hohen Temperaturen als auch geringe Kohlenmonoxidemissionen bei tiefen Temperaturen erreicht werden können. Außerdem soll mit Hilfe einer axialen Stufung thermoakustisch induzierte Verbrennungsinstabilitäten über einen größeren Betriebsbereich vermieden werden. Dazu soll eine umfassende akustische Charakterisierung für unterschiedliche Betriebsparameter zusammen mit verschiedenen optischen Messtechniken durchgeführt werden. Aus diesen Messungen wird ein umfangreicher Datensatz erstellt, mit dem Siemens Validierungen für die numerische Simulation durchführen kann. Für den Hochdruckbrennkammerprüfstand HBK-S soll eine Brennkammer entwickelt werden, die ein möglichst ähnliches akustisches Verhalten wie eine aktuell bei Siemens verwendete Gasturbinenbrennkammer hat. Mit der zusätzlichen axialen Stufung werden verschiedene Betriebspunkte hinsichtlich des akustischen Verhaltens und der Abgasemissionen charakterisiert. In einer zweiten Messkampagne werden dann für ausgewählte Betriebspunkte detaillierte laserdiagnostische Verfahren eingesetzt, mit denen der CO-Ausbrand, das Strömungsfeld und die Lage der Flammenfront bestimmt werden sollen.
Das Projekt "Entwicklung eines Brunnensystems zur In-situ-Grundwassersanierung mit auf- und abwaerts gerichteten Zirkulationsstroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Wirkungsweise von Grundwasserzirkulationsstroemungen um mehrfach verfilterte Brunnen hinsichtlich ihres Sanierungsvermoegens in einem moeglichst realen Schadensfall unter Laborbedingungen in Grossbehaeltern der Versuchsanlagen von VEGAS zu messen und zu analysieren. In praktischen Sanierungsfaellen werden Adsorptions-, Stroemungs- und Transportparameter mit Hilfe von Laborversuchen an punktuell genommenen Bodenproben bestimmt. Versuche auf verschiedenen Massstabsebenen sollten Moeglichkeiten und Grenzen der Bemessung von Sanierungsanlagen mit Zirkulationsverfahren auf Grundlage solcher Laborversuche aufzeigen. Das Forschungsvorhaben soll ein verbessertes wissenschaftliches Verstaendnis der Stroemungs- und Transportvorgaenge bei Grundwasserzirkulationsbrunnen in der Praxis liefern und eine Weiterentwicklung der Bemessungsverfahren fuer einen optimierten Sanierungsbetrieb umfassen.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes war es, den Nachweis zu erbringen, dass hydrothermale Vergasung und SOFC zur Stromerzeugung sinnvoll und effektiv gekoppelt werden können. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Identifikation von Gaszusammensetzungen und Betriebsbedingungen, unter denen ein stabiler Betrieb der SOFC möglich ist. Deshalb wurden SOFC-Einzelzellen mit den am KIT Campus Nord über hydrothermale Vergasung hergestellten Brenngasen (im Nachfolgenden als Biogas bezeichnet) betrieben. Die Leistungsfähigkeit und die Stabilität der SOFC wurden in Abhängigkeit der Gaszusammensetzung und der Betriebsparameter der Zelle ermittelt. Im Laufe des Projektes hat sich herausgestellt, dass zwar hohe Leistungsdichten (1.26W/cm2 bei T=793 C und S/C=4) erreicht werden können, jedoch ein kohlenstofffreier Betrieb unter typischen SOFC Betriebsbedingungen nicht möglich ist. Versuche, die Gasqualität anlagenseitig zu erhöhen, sprich die Kohlenstoffketten in Richtung C1Komponenten zu verschieben, wurden nicht unternommen weil nicht von technischer Relevanz. Aus diesem Grund wurde der Schwerpunkt der Untersuchungen auf die Kohlenstoffbildung gelegt. Durch systematische Untersuchungen mit unterschiedlichen Modellgasen konnte der Einfluss einzelner Kohlenwasserstoffkomponenten auf die Kohlenstoffbildung ermittelt werden. Parallel zu diesen Untersuchungen wurden SOFC - Einzelzellen mittels Impedanzspektroskopie und Strom/Spannungs-Kennlinien elektrochemisch charakterisiert. Eine hochauflösende Messdatenauswertung ermöglichte eine eindeutige Identifizierung aller zum Gesamtwiderstand der Einzelzelle beitragenden Verlustprozesse. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein eindimensionales stationäres Modell zur Vorhersage des Strom/Spannungsverhaltens von planaren anodengestützten SOFC Einzelzellen entwickelt. Die Simulationsresultate zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Daten. Durch die gerechtfertigte Annahme, dass die Elektrooxidation der Brenngase ausschließlich über den Wasserstoffpfad abläuft, ist das Modell in der Lage, bei bekannter lokaler Gaszusammensetzung, das Stromspannungsverhalten der Zelle im Biogasbetrieb sehr gut wiederzugeben. Das entwickelte elektrochemische Modell kann zukünftig ohne weiteres in ein Gesamtmodell, welches dann auch die heterogene Katalyse von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen beinhaltet, integriert werden.
Das Projekt "Sub project F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inge GmbH durchgeführt. Im Fokus des hier beantragten Teil-Projektes stehen die Optimierung der Betriebsbedingungen von inge Ultrafiltrationsanlagen (UF) zur Aufbereitung von nährstoffreichen Wässern zu Trinkwasser in Zeiten von Algenblüten bei gleichzeitiger Verringerung der spezifischen Aufbereitungskosten und die Untersuchung der Auswirkungen von Algenblüten auf den Betrieb von inge UF-Membranen. Es sind vier Arbeitspakete (AP) vorgesehen. AP1 behandelt vorbereitende und unterstützende Arbeiten wie Planungen oder Kauf und Umbau von Anlagen sowie die Herstellung von Membranmodulen, in AP2 werden in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner IWW, Dr. A. Nahrstedt, grundlegende Untersuchungen zur UF von algenhaltigen Suspensionen durchgeführt. IWW liefert mit seiner langjährigen wissenschaftlichen Erfahrung in den Bereichen Membrantechnik und Prozessdesign die Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung des durch inge eingebrachten technischen Know-hows in ein marktfähiges Produkt. AP3 dient der vor-Ort Demonstration der inge Technologie mittels einer Pilotanlage, bei deren Bau und Betrieb die Ergebnisse von AP2 einfließen. AP4 ist projektbegleitend und beinhaltet Projektmanagement und -controlling, Organisation und Durchführung der Anlagentransporte sowie das Berichtswesen. Die ersten drei AP sind zeitlich aufeinander abgestimmt und setzen die erfolgreiche Erledigung mindestens einiger Arbeitsabschnitte der jeweils vorhergehenden AP voraus.
Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Labor Mess- und Regelungstechnik durchgeführt. Die Einbindung von Mini- und Mikro-BHKW in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) bietet vielfältige wirtschaftliche, Smart-Grids- und Klimaschutzpotentiale zur Unterstützung der 'Wärmewende'. Eine Einbindung solcher Anlagen ist bisher jedoch mit zumeist hohen Kosten verbunden, weshalb i.d.R. nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (größer als 500 kWel) umgesetzt werden. Im Rahmen des Projekts mikroVKK wurde deshalb das Ziel verfolgt zu demonstriert und nachzuweisen, dass auch BHKW-Anlagen unter 100 kWel in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) wirtschaftlich einzubinden sind. GridSystronic Energy (GSE) hat hierfür ein spezielles VKK-System (gs.system) entwickelt, welches im Rahmen des Projekts unter realen Bedingungen erprobt, weiterentwickelt und möglichst zur Marktreife gebracht wurde. Durch die Konfiguration des Systems - d.h. einfache Steuerboxen (gs.box) werden als Gateway für die Kommunikation vor Ort zur Anlagen- und Zähleranbindung verbaut, wohingegen die Berechnungen, Simulationen und Optimierung der Steuersignale auf dem zentralen gs.server erfolgt - lässt sich eine kostengünstige und skalierbare Lösung darstellen. Zusammen mit zehn Stadtwerken als Praxispartner wurden unterschiedliche BHKW- Standorte identifiziert und auf deren technische Eignung und die Umsetzbarkeit neuer Geschäftsmodelle auf Basis einer intelligenten Steuerung analysiert. Für ausgewählte Objekte, wie z.B. Schulen, Wärmenetze, Mehrfamiliengebäude, wurde durch GSE eine Anbindung der für die Regelung notwendigen Geräte und Zähler realisiert. Regelwerke, wie z.B. 'Lastprofil folgen', als Basis für neue Geschäftsmodelle wurden mit den Praxispartnern abgestimmt und entwickelt. Anhand der Erkenntnisse zu den Effekten der intelligenten Steuerung (z.B. Nutzung von möglichen Flexibilitäten, Stabilität des Systems, Verschiebung der Betriebszeiten, Änderung der Lieferquoten etc.) wurden neue Geschäftsmodelle detailliert analysiert und mit den Praxispartnern prototypisch umgesetzt. Die Evaluation zu den Smart-Grids-Potenzialen (Flexibilität, netzdienliche Einspeisung etc.) sowie die Potenziale zur Unterstützung des Klimaschutzes (CO2-Minderung) erfolgte anhand von gemessenen und simulierten Werten. Während der Projektlaufzeit konnte die technische Anbindbarkeit von BHKW-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 100 kWel demonstriert werden. Die Vorarbeiten für die Erarbeitung einer standardisierten und kostengünstigen Anbindungslösung war jedoch sehr viel zeitintensiver als ursprünglich geplant, weshalb die Anlagen verspätet oder z.T. gar nicht angebunden werden konnten. Wegen der geringen Datenbasis konnten die grundsätzlichen wirtschaftlichen Potenziale einer VKK Steuerung deshalb nur auf theoretischer Basis nachgewiesen werden. Die Anbindungs- und Integrationskosten hängen stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, weshalb es hierfür keine pauschale Aussage getroffen werden kann. (Text gekürzt)
| Origin | Count |
|---|---|
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| Type | Count |
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| Förderprogramm | 2082 |
| License | Count |
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| offen | 2082 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 2082 |
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| Keine | 898 |
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|---|---|
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