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Teilprojekt 4: Einbindung der Anlage in den Standort Mannheim der GKM AG

Das Projekt "Teilprojekt 4: Einbindung der Anlage in den Standort Mannheim der GKM AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Großkraftwerk Mannheim AG durchgeführt. Das Carbonate-Looping-Verfahren ist eine wirkungsvolle und umweltfreundliche Methode, CO2 nach der Verbrennung aus den Kraftwerksabgasen abzutrennen. Der Energiebedarf und die Kosten für die CO2-Abscheidung fallen beim Carbonate-Looping-Verfahren geringer aus als bei konkurrierenden Verfahren. Die Machbarkeit und die Kosten des Baus und Betriebs einer 20 MWth Pilotanlage bestehend aus zwei gekoppelten Wirbelschichtanlagen zur CO2-Absorption (Karbonisierung) bzw. CO2-Desorption (Kalzinierung) am Standort GKM Mannheim sollen im Detail untersucht werden. Das Vorhaben gliedert sich in 4 Teilprojekte (TP).TP1: Prozessauslegung der CL-II Anlage (geleitet vom EST), TP2: Wasser-/Dampfseitige Auslegung der CL-II Anlage (geleitet von FBE), TP3: Feststoff- und Gasseitige Auslegung der CL-II Anlage (geleitet von Alstom), TP4: Einbindung der CL-II Anlage in den Standort Mannheim (geleitet vom GKM). In TP 4 erfolgt die fiktive Einbindung der CL-II Anlage in den Standort Mannheim in Verbindung mit einer Aufstellungsplanung und Kostenabschätzung.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. Die Teilprojekte des Clusters iC4 zielen auf Abtrennung und Umwandlung von CO2. Zweck ist die Überführung von (regenerativ erzeugtem) Wasserstoff in eine leicht handhabbare Form (Methan) und damit die stoffliche Speicherung überschüssiger elektrischer Energie. Ziel sind neue Kompositmembranen für Abtrennung von CO2. Im Verbund von Industrie- und akademischen Partnern sollen Membranen entwickelt werden, für die neuartige Polymere als Trennschicht zum Einsatz kommen. Deren Eigenschaften sollen durch Linde technologisch und ökonomisch bewertet und in einer Pilotanlage getestet werden. Es werden Zielgrößen für die Membranentwicklung definiert. Wirkungsgrad und spezif. Energieverbrauch der Membranen sollen in möglichen Prozessvarianten simuliert und mit konventionellen Verfahren verglichen werden. Die Ergebnisse gehen als Rückkopplung in die laufende Entwicklung ein und dienen als Indikator für mögliche Einsatzgebiete. Weiterhin steht die Entwicklung von Katalysatoren und Reaktorkonzepte zur Umsetzung von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methan (CO2-Methanisierung) im Fokus. Dabei wird ein Engineeringkonzept für die Methanisierung ausgehend von CO2 und H2 bis zum CH4-Produkt erstellt. Dies beinhaltet Material- und Energiebilanzen, Apparatedimensionierung sowie eine Verfahrens- und Kostenschätzung.

Stand der Technik von Kraftwerken mit Abscheidung von CO2

Das Projekt "Stand der Technik von Kraftwerken mit Abscheidung von CO2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TuTech Innovation GmbH durchgeführt. A) Problemstellung: Zur Begrenzung von CO2-Emissionen in die Atmosphäre sind neue Kraftwerkstypen zum Einsatz von fossilen (oder biogenen) Brennstoffen in der Entwicklung, bei denen das entstehende Kohlendioxid kontrolliert abgeschieden werden soll. Parallel arbeitet die Industrie an Verfahren, auch konventionelle Dampfkraftwerke oder GuD-Anlagen mit einer CO2-Abscheidung nachzurüsten. Die CO2-Abscheidung ist Voraussetzung für den Transport und die beabsichtigte dauerhafte Ablagerung des CO2 ('CCS': Carbon, Capture and Storage). Die neuen Kraftwerkstypen und Abscheideverfahren sollen bis 2020 kommerziell verfügbar sein. B) Handlungsbedarf (BMU oder UBA): CCS-Kraftwerke unterscheiden sich im Aufbau - hier vor allem auf der Feuerungsseite - und Abgasseite - erheblich von bisherigen Dampfkraftwerken oder GuD-Anlagen; der Stand der Technik zur Begrenzung von Umweltbelastungen aus diesen Anlagen (vor allem Emissionen in die Luft wie z.B. SO2, NOx, Staub, Hg, weitere Schwermetalle, aber auch Abwasser, Abfall, ggf. auch Lärm) ist derzeit kaum bekannt. Hinzu kommt, dass die 13. BImSchV (Großfeuerungs- und Gasturbinen-Verordnung) in ihrer gegenwärtigen Form auf CCS-Kraftwerke kaum anwendbar sein wird. Es ist daher erforderlich, in den kommenden ca. 4 Jahren im Rahmen von voraussichtlich 3 oder 4 aufeinander aufbauenden Vorhaben die fachlichen Grundlagen für die immissionsschutzrechtliche Genehmigung von CCS-Kraftwerken zu schaffen. C) Ziel des Vorhabens ist: Identifikation der relevanten Quellen von Umweltbelastungen von CCS-Kraftwerken, Ersterhebung des Standes der Technik der wesentlichen Komponenten von CCS-Kraftwerken, Entwicklung von Vorschlägen, wie die Überwachung künftiger Anforderungen zur Emissionsbegrenzung den besonderen Bedingungen in CCS-Kraftwerken gerecht werden kann. Die nachfolgenden Vorhaben sollen schwerpunktmäßig die künftigen CCS-Pilot- und Demonstrationsanlagen untersuchen (Konkretisierung des Standes der Technik) und schließlich Vorschläge für materielle Anforderungen an kommerzielle CCS-Kraftwerke und deren Überwachung entwickeln.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wacker Chemie AG durchgeführt. Die Teilprojekte des Projektclusters iC4 zielen auf die Teilaspekte der Abtrennung und die Umwandlung von CO2. Zweck ist die Überführung von (regenerativ erzeugtem) Wasserstoff in eine leicht handhabbare Speicherform (Methan) und damit die stoffliche Speicherung überschüssiger elektrischer Energie. Ziel bei ist die Entwicklung neuer Kompositmembranen für die Abtrennung von CO2 aus verschiedenen Stoffströmen. Im Verbund von Industrie- und akademischen Partnern (TU-München, FHG, Wacker Chemie AG) sollen hochpermeable Trägermembranen (als Flach- und Hohlfasermembran) entwickelt werden, für die neuartige selektive Polymere als Trennschicht zum Einsatz kommen sollen. Die Membraneigenschaften sollen durch Linde technologisch und ökonomisch bewertet und unter realen Bedingungen in einer Pilotanlage getestet werden. Des Weiteren erfolgt die Entwicklung geeigneter Katalysatoren und Reaktorkonzepte zur effizienten Umsetzung von Kohlendioxid (aus verschiedenen, realen Quellen) mit Wasserstoff zu Methan (CO2-Methanisierung). Begleitend zu den Arbeiten der Partner TU-München, Wacker Chemie AG, Süd-Chemie und MAN Diesel & Turbo sollen Prozessauslegung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durch Linde und dem Energieversorger E.ON erfolgen.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Diesel & Turbo SE durchgeführt. Das Teilprojekt des Projektclusters iC4 zielt auf den Aspekt der Umwandlung von CO2. Zweck ist die Überführung von (regenerativ erzeugtem) Wasserstoff in eine leicht handhabbare Speicherform (Methan) und damit die stoffliche Speicherung überschüssiger elektrischer Energie. Die Arbeiten zielen auf die Entwicklung und Charakterisierung von geeigneten Katalysatoren zur effizienten Umsetzung von Kohlendioxid (aus verschiedenen, realen Quellen) mit Wasserstoff zu Methan (CO2-Methanisierung). Begleitend zu den Arbeiten der Partner TU-München, Wacker Chemie, SÜD-CHEMIE und MAN Diesel & Turbo sollen Prozessplanung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durch Linde und den Energieversorger E.ON erfolgen. Arbeitsplanung: Zunächst soll die Versuchsanlage zur Pilotierung der besten Katalysatoren ausgelegt, konstruiert und gefertigt werden, so dass im ersten Halbjahr des Projektes noch ein Inbetriebnahme erfolgen kann. In der Pilotanlage erfolgt die Durchführung von Messkampagnien für die verschiedenen ausgewählten und charakterisierten Katalysatoren. Die Versuchsplanung und -durchführung erfolgt in Abstimmung mit der TU-München und dem jeweiligen Katalysatorhersteller (Wacker Chemie, Süd-Chemie).

Teilprojekt TUHH/SPE

Das Projekt "Teilprojekt TUHH/SPE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie V-3 durchgeführt. Im Rahmen des Gesamtziels, der Entwicklung eines Verfahrens zur Chemical Looping Combustion (CLC) von festen Brennstoffen, sollen im vorliegenden Projekt hauptsächlich zwei Fragestellungen untersucht werden. Das erste Ziel ist es, einen Prozess zu entwickeln, der es erlaubt, die Sauerststoffträgerpartikeln möglichst vollständig von den Brennstoffpartikeln zu trennen, wobei gleichzeitig verhindert werden muss, dass Luft, bzw. Stickstoffhaltige Abgase aus dem Oxydationsreaktor in den Brennstoffreaktor gelangen. Darüber hinaus muss gewährleistet werden, dass die CO-Emissionenn bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Das zweite Ziel besteht darin, einen synthetischen Sauerstoffträger zu entwickeln, der einerseits hinsichtlich Aktivität und Umsatz optimiert ist und andererseits eine ausreichende Bruch- und Abriebsfestigkeit aufweist. Zur Erreichung des Ziels sollen zunächst Versuche im Labor durchgeführt werden. Hier werden die Oxydations- und Reduktionskinetiken unterschiedlicher Sauerstoffträger untersucht und die Abriebsfestigkeit gemessen. Parallel hierzu wird ein Simulationsmodell des CLC-Prozesses auf der Basis des Simulationspaketes SolidSim entwickelt, das zur Planung einer optimalen Verschaltungsvariante benutzt werden soll. Darauf basierend sollen dann bereits existierende Wirbelschichtfeuerungsanlagen mit neu zu bauenden Anlagenkomponenten zur CLC-Anlage verschaltet werden, an der dann Versuche im Technikumsmaßstab durchgeführt werden sollen.

Einsatz einer mobilen Anlage zur CO2 Abtrennung aus Rauchgasen

Das Projekt "Einsatz einer mobilen Anlage zur CO2 Abtrennung aus Rauchgasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl Strömungsmechanik durchgeführt. Im Juni 2009 erfolgte der Start des im Rahmen der HighTech.NRW Ausschreibung und des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Projektes zum Einsatz einer mobilen Anlage zur CO2-Abtrennung aus Rauchgasen. Projektinhalt ist der Bau einer mobilen Anlage zur Rauchgaswäsche nach dem Post-Combustion-Capture Verfahren (PCC) und deren Betrieb mit unterschiedlichen Waschmitteln unter realen Bedingungen an verschiedenen Standorten (Stein- und Braunkohlekraftwerken). Das aktuelle Projekt baut auf den Erkenntnissen aus dem vorangegangenen Projekt 'Analyse zur Nachrüstung von Kohlekraftwerken mit einer CO2-Rückhaltung' auf und schlägt mit seiner praxisnahen Ausrichtung eine Brücke zwischen Forschung und Industrie. Durchgeführt wird das Projekt in Kooperation der Universität Duisburg-Essen (Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagenbau (LUAT)), dem Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), der TU Dortmund (Lehrstuhl für Umwelttechnik) und der ef.Ruhr-Forschungs GmbH. Projektpartner aus der Industrie sind E.ON Energie AG, Hitachi Power Europe GmbH und Stadtwerke Duisburg AG. Das Projekt hat eine Laufzeit von 3 Jahren mit einem Projektvolumen von 4,4 Mio. €. Das Vorhaben wird zu 82Prozent vom Land NRW (HighTech.NRW) und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und zu 5Prozent von den Industriepartnern gefördert.

Teilprojekt 5: Landwirtschaft und Böden

Das Projekt "Teilprojekt 5: Landwirtschaft und Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. Technologien und Konzepte zur Abscheidung von CO2 unter der Nutzung von Biomasse (biobasierte Negative-Emissionen-Technologien - NETs) sind ein zentrales Element von Netto-null-Politikstrategien. Sie sind eingebettet in land- und forstwirtschaftliche Wertschöpfungsketten, in unterschiedlichster Weise realisierbar und stehen im Wettbewerb mit der Bereitstellung von Materialen und Energie. Jedoch sind diese Konzepte bisher nicht realisiert und durch vielfältige Risiken in der Machbarkeit und Markteinführung gekennzeichnet, u.a. auch weil eine ganzheitliche und die lokalen und regionalen Gegebenheiten berücksichtigende Bewertung bisher fehlt. Hier setzt das Vorhaben BioNET (Multi-level assessment of bio-based NETs) an und stellt eine problemadäquate Wissensbasis für die Bewertung von biobasierten NETs in Deutschland bereit. Dabei werden neue sozialwissenschaftliche Ansätze mit etablierten Methoden der Modellierung des Wettbewerbs um die begrenzte Biomasse und Trade-off-Analysen kombiniert, um die notwendige Entscheidungsunterstützung zu erarbeiten. Innerhalb dieses Vorhabens beteiligt sich die JLU Insbesondere an NET basierten Ansätzen für die Landwirtschaft durch eine Zusammenstellung möglicher NET Optionen und deren Voraussetzungskriterien zur Umsetzung.

Forest fire management in India: integrating ecological and cultural contexts and consequences

Das Projekt "Forest fire management in India: integrating ecological and cultural contexts and consequences" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. The research will identify the social and ecological drivers behind forest fires in India aiming at understanding the link between fire regimes and the ecosystem services provided by its formation of different forest types. As much as 50 Prozent of Indias forest lands are susceptible to fire annually according to government estimates. It is widely held that most fires are of anthropogenic origin, though the causes of fire have not been precisely documented. The fact that people continue to set fires, despite the strict policy of fire suppression, points to benefits or perceived benefits people derive from fires. The actual application of fire is uncontrolled. An improved fire management that takes the benefits derivate from it in consideration requires knowledge as well as a shared consensus about needs and purposes of forest fire regimes in meeting peoples livelihood needs, and its influence on ecosystem processes, biodiversity, carbon sequestration, and the supply of other ecosystem services. Such fire management would also require knowledge about the locally important motivations for, as well as the cultural background of, forest fires. This project is a pilot study to document fire occurrence in three sites, each in a different eco-regions in India (Western Himalayas, Western Ghats and the plains of central India). There we examine the correlation of fire occurrence with different forest types, and assess the effects of fires of varying frequency on forest structure and functioning on the basis of satellite imagery and other available data. In addition we will, concomitantly, document peoples perceptions about the role of fire in their livelihoods, and the socio-cultural and economic drivers of fire occurrence with the help of the 'Multidisciplinary Landscape Assessment' (MLA) developed by CIFOR. The research will help to identify the reasons for forest fires, their link to existing forest formations, and their role in the supply of ecosystem services. This will not only help us to extend the approach to other areas, but also to discuss the findings with decision makers, forest managers, and local communities aiming to implement these findings in forest and landscape management.

Teilprojekt 3: Membranabtrennung von CO2

Das Projekt "Teilprojekt 3: Membranabtrennung von CO2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines skalierbaren Co-Elektrolyse-basierten Verfahrens-konzepts zur Herstellung hochwertiger chemischer Produkte aus Wasser und Kohlenstoffdioxid. Im Rahmen des Projekts soll dabei sowohl die Entwicklung als auch die Demonstration des Gesamtprozesses erfolgen. An einem Kalkwerk soll die vollständige Verfahrenskette ausgehend von der CO2-Abtrennung aus dem Abgas bis hin zum Produkt abgebildet werden. Eine zentrale Zielstellung ist dabei das Erreichen eines hohen Integrationsgrades der Elektrolysestufe in den Gesamtprozess. Gegenstand des Teilvorhabens des DBI ist es, eine anorganische Membran zur Abtrennung des Kohlendioxids aus Abgasen zu untersuchen und in der Pilotanlage einzusetzen. Die Pilotanlage zur Abtrennung des CO2 muss mit der Anlage zur Co-Elektrolyse gekoppelt werden. Dazu muss die Membrananlage CO2 ausreichender Konzentration und Reinheit für die nachfolgenden chemischen Prozesse liefern.

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