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s/co2-reduction/CO2 reduction/gi

Einzelvorhaben: Monitoring und Bewertung von Effizienzmaßnahmen im Quartierskontext - Wärmeoptimierung für Nicht-Wohngebäude im Quartier Berlin Adlershof

Für das 420 ha umfassende Gebiet von Deutschlands größtem Wissenschafts- und Technologiequartier Berlin Adlershof besteht das Ziel, 30% Primärenergie -verglichen mit dem 'Business as usual' - trotz weiterem Zubau bis zur Standortauslastung einzusparen. Dieses Ziel wurde seit 2011 erfolgreich durch die Identifizierung und Umsetzung stromfokussierter Maßnahmen verfolgt. Aktuell verlagert sich der Arbeitsschwerpunkt auf wärmeseitige Optimierungsmaßnahmen, die ein unerlässlicher Baustein zur Zielerreichung sind. Ziel dieses Projektes ist es, Effizienzmaßnahmen für das Quartier abzuleiten und hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und CO2 Einsparungen zu bewerten. Dafür werden Messdaten im Quartier im Rahmen eines Monitorings aufgenommen und analysiert und Optimierungspotentiale für die Anlagentechnik und den Betrieb der Quartiersgebäude abgeleitet. Hierauf aufbauend wird das Potential zur Nutzung der anfallenden Abwärme im Technologiequartier ermittelt und hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Durchführbarkeit bewertet. Anschließend wird die Interaktion der Gebäude und das Potential zur Lastverschiebung im den Technologiepark Adlershof ermittelt. Hierfür wird ein Quartiersenergiemanagementsystem (QEMS) entwickelt und anhand eines Digitalen Zwillings des Quartiers simulativ angewendet. Die gewonnenen Ergebnisse werden schließlich hinsichtlich der Übertragbarkeit auf andere Quartiere analysiert und deren Umsetzbarkeit mit verschiedenen Standortpartnern diskutiert.

Reduzierung der CO2-Emissionen durch den Einsatz von regenerativem Wasserstoff bei der Herstellung von Aluminium-Rundbolzen zur Profilherstellung - Auswirkungen auf den Schmelzprozess, Teilvorhaben: Numerische und experimentelle Untersuchung der Auswirkungen auf den Aluminiumschmelzprozess

Nachhaltige und kosteneffiziente Produktion von Aluminiumrädern aus Sekundär-Gusslegierungen, Teilvorhaben: Entwicklungsmethodik zur CO2 Reduktion; simulationsgestützte Nachhaltiges Wheel Insert, Recyclingprozesse; Recycling / biobasierte Kunststoffe

Tunnelgeothermieanlage Rosensteintunnel in Stuttgart + Messprogramm

Die Landeshauptstadt Stuttgart (Baden-Württemberg) plant, in der Nähe des Stuttgarter Zoos 'Wilhelma' eine Tunnelgeothermieanlage in den neu zu errichtenden Rosensteintunnel zu implementieren. Ziel des Vorhabens ist, die geothermische Wärme und die Abwärme des Straßenverkehrs zum Beheizen des benachbarten, neu zu errichtenden Gebäudes (z.B. Elefantenhaus), zur Wassertemperierung der Elefantenduschen und der Außenbecken im Zoo 'Wilhelma' zu nutzen sowie gleichzeitig die Tunnelbetriebstechnik zu kühlen. Übertragen wird die Wärme durch neuartige fluiddurchflossene Absorberleitungen, die in dem Teil des Tunnels zwischen dessen Innen- und der Außenschale verlegt werden. Die Wärmetauscherflüssigkeit nimmt die in der Erde und die in der Tunnelluft enthaltene Wärme auf und gibt diese über eine Wärmepumpe reguliert ab. Der jährliche Wärmebedarf für das Elefantenhaus wird mit 1.382 Megawattstunden und der jährliche Strombedarf für die Kühlung der Tunnelbetriebstechnik mit 219 Megawattstunden prognostiziert. Die zu erwartende CO2-Minderung durch die Versorgung des Elefantenhauses und die Eigenversorgung des Tunnels beträgt jährlich insgesamt 201 Tonnen CO2 bzw. 51 Prozent der Gesamtemissionen. Darüber hinaus werden weitere Luftschadstoffe, wie Staub, Kohlenmonoxid und flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC), vermieden.

Optimierung der biologischen Abfallbehandlung in Hessen

Mit der Studie sollen An-satzpunkte für ein optimiertes Stoffstrommanagement für getrennt gesammelte Bio- und Grünabfälle in Hessen aufgezeigt werden. Neben den ökologischen Belangen des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung sollen konkrete Lösungsvorschläge für einzelne Gebietskörper-schaften in Hessen entwickelt werden. Die Bearbeitung der Studie erfolgt im 4. Quartal 2007 mit Mitteln für Vorhaben zur 'Energetischen und stofflichen Nutzung von Biorohstoffen'. Bioabfälle aus privaten Haushalten und öffentlichen Einrichtungen werden in Hessen seit 1990 getrennt gesammelt und kompostiert; durchschnittlich fallen etwa 700.000 t/a Abfälle an. Nach dem Konzept der flächendeckenden Bioabfallkompostierung in Hessen werden die eingesammelten Bioabfälle kompostiert. Entgegen dem ursprünglichen Konzept werden nicht alle Abfälle in Hessen kompostiert, sondern vielfach aus Kostengründen in benachbarten Bundesländern behandelt und verwertet. Da nicht alle Kompostierungsanlagen, die seit etwa 15 Jahren betrieben werden, dem heutigen Stand der Technik entsprechen, sind einzelne Anlagen entsprechend den Anforderungen der TA Luft umzubauen bzw. umzurüsten. Vor diesem Hintergrund wird geprüft, wie die biologische Abfallbehandlung in Hessen unter Berücksichtigung der in der Biomassepotenzialstudie aufgezeigten Entwicklungspfade im Hin-blick auf eine alternative Biomassenutzung optimiert werden kann. Modernes Management bio-gener Stoffströme optimiert stoffliche und energetische Verwertungswege mit dem Ziel eines idealen Zusammenwirkens von Nährstoff- und Kohlenstoff-Recycling, Energiebereitstellung (Strom und Wärme), CO2-Reduzierung durch Ersatz fossiler Energieträger sowie günstiger Behandlungskosten bei erweiterter regionaler Wertschöpfung. Durch die Förderungsmöglichkeiten des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) sowie stetig steigender Kosten für fossile Energieträger verbessert sich z.B. die Wirtschaftlichkeit der energetischen Verwertung (Biogaserzeugung oder Verbrennung) von getrennt gesammelten Bio- und Grünabfällen nachhaltig.

Vermeidung von CO2-Emissionen in der Stahlindustrie durch Einsatz von Wasserstoff an kontinuierlich betriebenen Thermoprozessanlagen am Beispiel von Wiedererwärmungsöfen, Teilvorhaben: Untersuchung des Verbrennungsverhaltens und Auswirkungen auf die Produktqualität bei H2-Anreicherung

Ziel des Vorhabens ist es, die energiebedingten CO2-Emissionen an kontinuierlich betriebenen Thermoprozessanlagen zu senken, bzw. vollständig zu vermeiden, indem kohlenstoffhaltige Energieträger durch Wasserstoff substituiert werden. Die nachfolgende Prozess- und Produktqualität, unter den Bedingungen des veränderten Wärmprozesses wird durch die Anpassung der Prozessführung, der Entzunderung und Verwendung von oxidationskonditionierenden Beschichtungen sichergestellt. Der Einsatz von H2 erfordert eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Hierzu werden mittels Brennerversuche und Simulationen sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Die maximale Wasserstoffverträglichkeit wird ermittelt und Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Im Hinblick auf die Produktqualität werden Untersuchungen zum Einfluss der veränderten Ofenatmosphäre und Wärmeübertragung auf die Entkohlung, die Zunderbildung und die resultierenden Zunder- und Entzunderungseigenschaften durchgeführt. Zusätzlich werden oxidationsbeeinflussende Beschichtungen und angepassten Entzunderungsstrategien untersucht. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Anhand der Voruntersuchungen werden die sicherheitstechnischen Anforderungen, die Prozessteuerung und die Ofenregelung geprüft und angepasst. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Auf Basis der Ergebnisse werden Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger zusammengestellt, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

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.

Sondergutachten - Klimaschutz als Weltbürgerbewegung

Der 5. Sachstandsbericht des Weltklimarates (IPCC) macht unmissverständlich klar: Inakzeptable Klimafolgen, die sich jenseits der 2°C-Leitplanke häufen dürften, können nur vermieden werden, wenn der weitere Anstieg der Treibhausgaskonzentration so bald wie möglich gestoppt wird. Der WBGU empfiehlt daher, die CO2-Emissionen aus fossilen Energieträgern bis spätestens 2070 auf Null zu senken. Dies ist ein ebenso ehrgeiziges wie prägnantes Politikziel, denn jedes Land, jede Kommune, jedes Unternehmen und jeder Bürger müssen die Null schaffen , wenn die Welt als Ganzes klimaneutral werden soll. Die 2°C-Linie kann allerdings nur gehalten werden, wenn zahlreiche Akteure - insbesondere die OECD-Staaten - schon deutlich früher ihre Emissionen herunterfahren. Der Weltgesellschaft als Ganzes steht ein eng begrenztes Kohlenstoffbudget zur Verfügung, so dass der Scheitelpunkt der Emissionen möglichst bis 2020, auf alle Fälle aber in der dritten Dekade erreicht werden sollte. Der WBGU umreißt in diesem Gutachten eine Doppelstrategie für den globalen Klimaschutz, die auf das Zusammenspiel von Multilateralismus und Zivilgesellschaft setzt. Dafür sollte zum einen das für Ende 2015 angestrebte Pariser Klimaabkommen bestimmte Merkmale aufweisen, die der Beirat benennt. Insbesondere sollte ein Prozess vereinbart werden, der die Einhaltung der 2°C-Leitplanke sicherstellt. Zum anderen sollten alle gesellschaftlichen Akteure ihre spezifischen Beiträge zur Dekarbonisierung leisten. So kann eine verschränkte Verantwortungsarchitektur für die Zukunft unseres Planeten entstehen, in der vertikales Delegieren und horizontales Engagieren keinen Gegensatz bilden, sondern sich wechselseitig verstärken.

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

3D-Druck für die automatisierte Herstellung zirkulärer Mehrwegverpackungen für die Industrielogistik

Zielsetzung: Die Volatilität globaler Lieferketten in den letzten Jahren, steigende Erzeugerpreise für Verpackungsmaterialien und eine Ressourcenverschwendung durch Einwegverpackungen in der Industrielogistik erfordern neue, resiliente Produktionsansätze. Industrieunternehmen in Deutschland sehen sich besonders mit wachsendem Kostendruck und regulatorischen Anforderungen an nachhaltige Verpackungslösungen konfrontiert - bei gleichzeitigem Mangel an flexiblen, ökologischen Alternativen. PALPRINT adressiert dieses Defizit mit einem innovativen Systemansatz: einer modularen, vor Ort installierten Produktionslösung, die industriellen Kunden maßgeschneiderte Mehrwegverpackungen aus recycelten Kunststoffen ermöglicht - direkt am Bedarfsort, ohne Werkzeugkosten, ohne Lieferkettenrisiken. Der Lösungsansatz lautet 3D-Druck für die automatisierte Herstellung zirkulärer Mehrweg-Verpackungen für die Industrielogistik. Ziel des durch die DBU geförderten Vorhabens ist die technologische und betriebliche Entwicklung eines skalierbaren „System-as-a-Service“-Modells für die zirkuläre Verpackungsproduktion. Die Kombination aus generativem Design, lokalem Fused Granulate Fabrication (FGF)-3D-Druck und einem regional geschlossenen Materialkreislauf (DRAM-Ansatz) reduziert Ressourcenverbrauch, CO2-Emissionen und Abfallmengen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Konkret zielt das Vorhaben auf: - die Stabilisierung der Prozessparameter bei der automatisierten Herstellung von Verpackungen aus Rezyklaten, - die Weiterentwicklung der bestehenden generativen Designsoftware für Verpackungen, - die Erprobung eines lokalen Materialkreislaufs durch Rückführung und Wiederverwertung des Materials alter Ladungsträger für den exakt selben Produktionsprozess, - die Erprobung einer Pilotanlage zur dezentralen Produktion direkt bei Kundenunternehmen. Die Fördermittel der DBU unterstützen PALPRINT in der risikoreichen Vorentwicklungsphase bei der Etablierung eines nachhaltigen Produktionssystems, das ökologische Wirkung mit wirtschaftlicher Skalierbarkeit vereint. Die Wirkung erstreckt sich auf mehrere Nachhaltigkeitsziele: Ressourcenschonung und Abfallvermeidung (SDG 12), Klimaschutz durch CO2-Einsparung und regionale Produktion (SDG 13), Innovation und resiliente Industrie (SDG 9), sowie die Schaffung qualifizierter Arbeitsplätze im Bereich GreenTech (SDG 8).

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