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Mitigation of CO2 emissions from the building: Beyond the EU Directive on the Energy Performance of Buildings

Ecofys conducted a study on the impact of the European Directive on Energy Performance of Buildings. The study was carried out for EURIMA (the European Insulation Manufacturers Association) and EuroACE (the European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Buildings). The findings are presented in this report.

Bundesumweltministerium sorgt für saubere Luft im Hamburger Hafen

Die Hamburg Port Authority AöR hat ein Gesamtkonzept zur alternativen Energieversorgung von Kreuzfahrtschiffen im Hamburger Hafen umgesetzt. An der heutigen Eröffnung der Landstromanlage für das Kreuzfahrtterminal Altona nimmt Bundesumweltministerin Dr. Barbara Hendricks teil, die das Pilotprojekt mit 3,7 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm gefördert hat. Ziel des Vorhabens war eine Reduzierung der Luftschadstoffemissionen während der Liegezeiten der Kreuzfahrtschiffe im Hafen. Über die stationäre Landstromanlage können Kreuzfahrtschiffe nun Strom direkt vom Land beziehen und müssen keine Eigenenergie erzeugen. Hendricks: 'Ich freue mich sehr, dass sich die Hamburg Port Authority entschieden hat, dieses innovative Energiekonzept umzusetzen. Dadurch verbessert sich die lokale Luftqualität und bei der Energieversorgung der Schiffe entstehen deutlich weniger Klimagase. Genau deshalb haben wir dieses Pilotprojekt mit Mitteln aus dem Umweltinnovationsprogramm finanziell unterstützt.' Neben der stationären Landstromanlage am Kreuzfahrtterminal Altona umfasst das Energiekonzept für den Hamburger Hafen auch die landseitige Infrastruktur für die Versorgung am Kreuzfahrtterminal HafenCity und zwar mittels Flüssigerdgas-Bargen, da die Installation einer Landstromanlage aus Platzgründen nicht möglich ist. Insgesamt können mit beiden Anlagen deutliche Emissionsminderungen erreicht werden. Die Emissionen reduzieren sich um bis zu 74 Prozent bei Stickstoffdioxiden, um bis zu 60 Prozent bei Schwefeldioxiden und um bis zu 50 Prozent bei Feinstaub. Darüber hinaus werden jährlich bis zu 5178 Tonnen CO2-Emissionen vermieden. Mit dem Umweltinnovationsprogramm wird die erstmalige, großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie gefördert. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Ammoniak Cracking: Ammoniak als Wasserstoffträger für den interkontinentalen Transport, Ammoniak Cracking: Ammoniak als Wasserstoffträger für den interkontinentalen Transport

Auf dem Weg zur Dekarbonisierung der deutschen Wirtschaft ist die Verfügbarkeit großer Mengen 'grünen' Wasserstoffs von entscheidender Bedeutung. Bis 2030 erwartet die Bundesregierung einen nationalen Wasserstoffbedarf von rund 90 bis 110 TWh. Der zusätzliche Verbrauch wird im Industriesektor (z.B. Stahlproduktion) und im Mobilitätsbereich mit Brennstoffzellen (z.B. Busse, Flugzeuge) benötigt. Da die nationale Produktion an grünen Wasserstoff in Deutschland jedoch für die nationalen Dekarbonisierungsziele nicht ausreicht, setzt die Bundesregierung auf umfangreiche Importe aus Regionen mit günstigen erneuerbaren Energien. Für einen energieeffizienten Wasserstofftransport ist die Umwandlung von Wasserstoff in Ammoniak, das eine hohe Wasserstoffdichte aufweist, sinnvoll. Die Rückgewinnung des Wasserstoffs aus Ammoniak erfolgt am Zielort über das sogenannte Ammoniak Cracking. Stand der Technik ist, dass die Ammoniakspaltung industriell bisher nur für kleine Nischenanwendungen, mit nur geringen Wasserstoffströmen (typische Größe: 1 - 2 t pro Tag) angewendet wird. Vor dem Hintergrund der nationalen Klimaschutzziele, der angestrebten Reduktion der CO2-Emissionen und der angespannten Versorgungslage mit Energierohstoffen, strebt das Forschungsprojekt HyPAC eine Transformation der deutschen Wirtschaft auf Wasserstoff-Basis an. Im Rahmen von HyPAC soll ein neues Verfahren zur Wasserstofferzeugung aus Ammoniak, entwickelt und erstmalig in einer Miniplant demonstriert werden. Linde strebt einen industriellen, leicht skalierbaren und energieeffizienten Ammoniak Cracking Prozess an, um im großen Maßstab Wasserstoff (~ 500 t pro Tag) in hoher Reinheit und zu attraktiven Preispfaden zentral zu erzeugen und für große industrielle Abnehmer, wie chemische Industrie, Wasserstoff-Pipeline-Netz oder Gasturbinen, bereitzustellen. Bei Projekterfolg kann das Verfahren einen großen Beitrag zur signifikanten Reduktion der CO2-Emissionen aus Stromerzeugung, Verkehr und Industrie, leisten.

Begleitforschung zum großskaligen Aufbau der Produktion von grünem Methanol und DME in Chile, Teilvorhaben: Nachhaltigkeitsanalyse der MeOH- und DME-Herstellung in Chile

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Smart Living und spezifisches Nutzerverhalten im Virtuellen Kraftwerk

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das primäre Ziel des Teilprojektes 3 (TP 3) im Verbundprojekt JenErgieReal liegt in der Umsetzung der mit den Projektpartnern entwickelten wissenschaftlichen und technischen (Wohn-) Quartierspeicherlösungen, ausgehend von der kleinsten Zelle Wohnung zum smarten Quartier. Durch den Einsatz von Smart-Home-Komponenten werden die Wohnungen Teil des Virtuellen Kraftwerkes. Es sollen neue Prozesse und Formen des Zusammenlebens für eine Verbesserung der Lebensqualität und attraktiven Lebensraumgestaltung entwickelt und erprobt werden. Das Wohnen soll einfacher und angenehm erlebbar und ein langes (eigenständiges) Wohnen durch smarte Anwendungen ermöglicht werden. Somit soll nachhaltig die Wohn- und Lebensqualität der Bewohner verbessert, eine Senkung der Betriebskosten durch die Reduzierung der Stromverbräuche, z.B. Photovoltaik am Gebäude (Mieterstrom) und der Heizkosten sowie eine zukunftssichere Ausstattung der Wohnungen und nachhaltige Immobilienbewirtschaftung unter Berücksichtigung von sozialen, technischen, ökonomischen und ökologischen (CO2-Einsparung) Parametern erreicht werden.

Sichere und nachhaltige kunststoffbasierte Batteriegehäuse; Methodenentwicklung zur virtuellen Auslegung gegen Folgen des thermischen Durchgehens

Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Kautex fokussiert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schutzkonzepten für den Lastfall des thermischen Durchgehens. Neben der Weiterentwicklung lokaler Schutzmaßnahmen werden neuartige Konzepte zur schnellen Abführung heißer Gase erarbeitet. Darüber hinaus ist Kautex für die Auslegung und Fertigung von Demonstratoren verantwortlich und wird die Simulationsarbeiten im Projekt unterstützen.

Sichere und nachhaltige kunststoffbasierte Batteriegehäuse; Methodenentwicklung zur virtuellen Auslegung gegen Folgen des thermischen Durchgehens, Teilvorhaben: Entwicklung neuartiger Schutzkonzepte für kunststoffbasierte Batteriegehäuse für den Lastfall des thermischen Durchgehens

Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Kautex fokussiert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schutzkonzepten für den Lastfall des thermischen Durchgehens. Neben der Weiterentwicklung lokaler Schutzmaßnahmen werden neuartige Konzepte zur schnellen Abführung heißer Gase erarbeitet. Darüber hinaus ist Kautex für die Auslegung und Fertigung von Demonstratoren verantwortlich und wird die Simulationsarbeiten im Projekt unterstützen.

Smarter Wasserstoff-Container zur multimodalen Logistik von grünem Wasserstoff mit Schwerpunkt Bahntransport, Smarter Wasserstoff-Container zur multimodalen Logistik von grünem Wasserstoff mit Schwerpunkt Bahntransport

Im Projekt 'H2LogisticsOnRail' werden die technischen Grundlagen entwickelt und im Pilotversuch validiert, um zukünftig den europaweiten Schienentransport von größeren H2-Mengen als eine umweltfreundliche, sichere und wirtschaftliche Alternative zu ermöglichen. Hierzu wird ein 40ft H2-Container mit 500 bar Druckspeichern mit einer, auf 1,3 t deutlich gesteigerten H2-Speichermenge im Vergleich zu heutigen 300 bar H2-Containern entwickelt. Diese multimodale Containerlösung eignet sich für den Transport auf Eisenbahntragwagen, LKW-Container-Chassis oder zum Schiffstransport. Unbegleitete H2-Gefahrguttransporte auf Schiene und Schiff werden mittels smarter Mess- und Überwachungselektronik ermöglicht, mit Hilfe telemetrischer onboard-Überwachung der Containerposition, des Füllstands und möglicher kritischer Zustände und Ereignisse. Die Telemetriedaten werden über eine Schnittstelle bereitgestellt, um Datenauswertungen und -visualisierungen durchführen zu können. Es erfolgt erstmalig die Demonstration des H2-Transports mit der neuen smarten Containerlösung auf der Schiene und der Straße in einem 6monatigen Pilotversuch. Es wird der Nachweis einer 80%igen CO2-Reduktion im Vergleich zum dieselbetriebenen LKW-Trailer bei deutlich günstigeren Transportkosten erbracht. Langfristig soll die neue smarte Containerlösung ein zentrales Element von Logistiklösungen für die Wasserstoffversorgung diverser Anwendungsfälle und in intermodalen Verkehrskonzepten eingesetzt werden.

Demontierbares, vorgefertigtes Flachdeckensystem mit minimalem Materialverbrauch inklusive zusätzlichen Wärmespeichern für eine nachhaltige Bauwirtschaft, Teilvorhaben 3: Sandwichtragwirkung

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