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Windenergieanlagen geregelt und umweltfreundlich demontieren

Windenergieanlagen geregelt und umweltfreundlich demontieren Der Rückbau von Windenergieanlagen verläuft in Deutschland unterschiedlich. Dadurch könnten Risiken für Mensch und Umwelt entstehen. Zudem kann Verunsicherung den Rückbau verteuern. Eine Studie für das Umweltbundesamt schlägt daher Angleichungen rechtlicher Vorgaben, Prüfung von Rückstellungen sowie Informationspflichten für Hersteller vor. Am Ende der Entwurfslebensdauer einer Windenergieanlage folgt entweder eine Laufzeitverlängerung um wenige Jahre oder ein Rückbau. Das betrifft irgendwann sämtliche der derzeit rund 30.000 installierten Anlagen. Die Studie „Entwicklung eines Konzepts und Maßnahmen zur Sicherung einer guten Praxis bei Rückbau und Recycling von Windenergieanlagen“ (⁠ UBA ⁠-Text 48/2023) schlägt eine Harmonisierung von Rechtsvorschriften vor, nennt unterschiedliche Modelle und bietet gute Grundlagen für Genehmigungsbehörden sowie auch die technische Normung. Die Empfehlungen der Studie bieten neben den bestehenden Betreiberverpflichtungen nach Immissionsschutz-, Bau- und Abfallrecht ein schlankes und doch tragfähiges Konzept für Rückbauten. Die Vorschläge sollen die Rückbauplanung und -ausführung unterstützen, ohne die Technikoffenheit und die Fortentwicklung der Abbruchtechnik einzuschränken. Die Vorteile des offen gehaltenen Konzepts liegen in der hohen Individualisierbarkeit – eine vollständige Standardisierung des Rückbaus sei nicht möglich. Als notwendig erachtet die Studie die Nennung von Rückbauten gegenüber den regionalen Bauordnungsbehörden sowie die Austragung deinstallierter Anlagen aus dem Marktstammdatenregister. Das Marktstammdatenregister muss zu jeder Zeit die aktuell installierte Leistung abbilden, regionale Raumordnungspläne müssen den Bebauungszustand der Windfläche jederzeit korrekt wiedergeben. Beide Forderungen sind in Expertenkreisen anerkannt, in der Praxis aber oft nicht umgesetzt. Betreiber und Rückbauunternehmen müssen diese Formalität aufmerksamer erfüllen. Für die Planung von Rückbauten sind genaue und anlagenindividuelle technische Informationen erforderlich, über welche die Hersteller verfügen dürften. In Fachkreisen umstritten ist die Frage nach der Herausgabe dieser Herstellerinformationen für die Rückbauplanung. Gemeint sind damit technische Daten, wie die Anlagenhöhe, der Rotordurchmesser, die Maße und Gewichte der mittels Krans zu senkenden Komponenten, Betriebsmittel und weitere. Bedenken bestehen hinsichtlich der Anforderungen an die Genauigkeit der Angaben, möglicher Veränderungen der Anlagen während der Laufzeit, und mit Blick auf Haftungsrisiken bei Irrtümern. Die Umsetzungsvorschläge der Studie variieren daher zwischen einer Informationsbereitstellung durch die Anlagenhersteller als Voraussetzung für eine Genehmigung und der gänzlich freiwilligen Übermittlung dieser Informationen auf Nachfrage der Rückbauunternehmen. Bei jedem Grad der Verbindlichkeit sind branchenweit abgestimmte und geordnete Datensätze hilfreich, denn sie schaffen Transparenz und gleiche Wettbewerbsbedingungen. Der Herstellerbranche wird daher die Festschreibung eines Informations-standards nahegelegt, nicht zuletzt um Inhalt und Umfang freigegebener technischer Informationen maßgebend zu bestimmen. Im Batterie- und Elektroaltgerätegesetz sowie in den Statuten der freiwilligen Selbstverpflichtung der Schaltanlagenhersteller und SF6-Produzenten ist geregelt, dass für bestimmte elektrische Komponenten sowie chemische Energiespeicher einer Windenergieanlage Regelungen der bestehenden Herstellerverantwortung greifen und die sich selbstverpflichtenden Unternehmen die F-Gase-Entnahme und ihr Recycling bei Bedarf unterstützen. Die gesetzlichen Vorgaben erleichtern somit die Entsorgung der chemischen und elektronischen Komponenten von Windenergieanlagen und entlasten damit auch Anlagenbetreiber und Rückbauunternehmen.

Neuer Katalysator ohne Platin

Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf haben einen neuen Batterietyp entwickelt, der ohne das teure Edelmetall Platin auskommt und zudem deutlich günstiger als herkömmliche Modelle wäre. Die Zink-Luft-Batterien funktionieren auf chemischer Basis und könnten ein wichtiger Faktor für die Energiewende sein, da sie erneuerbare Energiequellen effizienter nutzen und auch bei Dunkelheit Strom aus Solarenergie speichern könnten. Der neue Katalysator auf Basis des häufigen Elements Zirkonium (als Substitut von Platin) treibt die Lade- und Entladeleistung des Akkus nach oben und ist zudem sehr langlebig. Die Forschenden testeten ihren Prototypen über 130 Betriebsstunden, wobei die Kapazität immer noch bei 92% der ursprünglichen Leistung lag. Die Größe der Metallpartikel beeinflusst die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren und die Katalytische Wirksamkeit der Metallatome nimmt in der Regel zu, je kleiner die Partikel werden. Die Forschenden wollen nun ein neues Konzept für Batterie-Strukturen entwickeln, das zu innovativen Einzelatom-Katalysatoren führen könnte. Der Katalysator in einer Zink-Luft-Batterie verringert die sogenannte Überspannung, die beschreibt, in welchem Maße die tatsächliche chemische Reaktion in der Batterie von dem abweicht, was theoretisch erwartet werden kann. Katalysatoren sind daher unverzichtbar für die Effizienz chemischer Energiespeicher und neue Katalysatoren, die häufiger vorkommen und günstiger sind als Platin, sind dringend notwendig.

Synthetischer Dieselkraftstoff aus regenerativem Strom

Das norwegische Unternehmen Nordic Blue Crude plant die Inbetriebnahme von bis zu zehn Fabriken für synthetische Kraftstoffe. Die erste soll 2020 in Südnorwegen in Betrieb gehen und jährlich zehn Millionen Liter synthetischen Diesel erzeugen, später die zehnfache Menge. In der Endausbaustufe würden die zehn Fabriken jährlich eine Milliarde Liter Kraftstoff produzieren. Die Technologie dazu basiert auf der des Partners Sunfire, der in einer Pilotanlage in Dresden bisher mehr als drei Tonnen des synthetischen Erdöl-Substituts herstellte. Dieser Kraftstoff würde als chemischer Energiespeicher den Import von Rohöl reduzieren, als Power-to-Liquid könnten er überschüssigen Wind- und Solarstrom speichern. Die Produktionskosten sollen zu Beginn bei unter zwei Euro pro Liter liegen, also etwa viermal höher als herkömmlicher Diesel aus Mineralöl. Die verwendeten Technologien sind etabliert, verbessert wurden die einzelnen Verfahrensschritte. Durch Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Kohlendioxid aus der Luft und Wasserstoff werden zu Kohlenmonoxid, dieses wiederum wird zusammen mit Wasserstoff durch Fischer-Tropsch-Synthese verflüssigt. Dennoch kann auf Abgasreinigungssysteme in den Fahrzeugen nicht verzichtet werden, denn der synthetisch erzeugte Diesel erzeugt bei seiner Verbrennung nur etwa 10 bis 20 Prozent weniger Feinstaub und Stickoxid als klassischer Dieselkraftstoff.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Outotec GmbH & Co. KG durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Konzepts zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von CH4. Zur Erzeugung des CH4 aus Strom wird durch Druckelektrolyse H2 gewonnen: CO2 + 4H2 - größer als oder gleich CH4 + 2H2O. Anschließend wird der Wasserstoff zu Methan umgesetzt. Das Methan muss vor der Einspeisung ins Erdgasnetz konditioniert werden. 2. Arbeitsplanung: Es soll eine Studie zur Entwicklung eines Anlagenkonzepts für die Methanisierung in der Gasphase durchgeführt werden. Diese beinhaltet Prozessrechnung, Anlagenauslegung, eine Abschätzung der Investitionskosten sowie Laborversuche. Das entwickelte Anlagenkonzept soll mit dem Konzept der Flüssig-Methanisierung verglichen und ein optimales Reaktorkonzept für den Gesamtprozess evaluiert werden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IoLiTec - Ionic Liquid Technologies GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung eines kurzfristig umsetzbaren Konzepts zur chemischen Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2. Als geeigneter chemischer Energieträger mit hoher Energiedichte bietet sich dabei Methan in Form von SNG (Substitute Natural Gas) an, welches in das in Deutschland sehr gut ausgebaute Erdgasnetz eingespeist und verteilt werden kann. SNG als Energieträger weist dabei vielfältige Vorteile auf. Es bestehen bereits enorme Speicherkapazitäten (siehe Kap. 1.2) mit positiven Perspektiven für den weiteren Ausbau, und über das ubiquitäre Erdgastransportnetz können große Mengen chemisch gespeicherter Energie problemlos innerhalb Europas transportiert und verteilt werden. Weiterhin ist Methan einer der vielseitigsten und umweltfreundlichsten Brennstoffe. Neben den etablierten Anwendungsfällen im Haushalt kann Methan/SNG bzw. Erdgas und a. als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge, zum Betrieb von Brennstoffzellen, zur zentralen Stromerzeugung in Gas-und-Dampf-Kraftwerken und zur dezentralen Verbrennung in Blockheizkraftwerken (BHKW) und Mini-BHKW verwendet werden. Technisches Arbeitsziel von IOLITEC ist die Synthese neuer ionischer Flüssigkeiten, die als interne Wärmeträgermedien den Wärmehaushalt der Reaktion optimal steuern können. 2. Arbeitsplanung: Im Rahmen des Projektes werden gängige Methoden zur wissenschaftlichen Synthese von neuen Verbindungen angewendet. Bei der Analyse werden z.B. IR- und NMR-Spektroskopie eingesetzt.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnBW Energie Baden-Württemberg AG durchgeführt. Drei Forschungseinrichtungen und vier Industriepartner haben sich mit dem Ziel zusammengeschlossen ein Konzept zur Speicherung volatiler erneuerbarer elektrischer Energie durch Fixierung von CO2 in Form von CH4 zu entwickeln. Zur Erzeugung des Methan aus Strom wird durch Elektrolyse H2 gewonnen. Anschließend wird der Wasserstoff zu Methan umgewandelt, um so bestehende Erdgasinfrastrukturen zu nutzten. Das Methan muss vor der Einspeisung ins Erdgasnetz konditioniert werden. Dazu werden alternative Stoffe ermittelt um die derzeit übliche Konditionierung durch fossiles Flüssiggas zu ersetzten. Ergebnis der Arbeiten bei EnBW sind Strommengen und das wirtschaftliche Potential des Konzepts basierend auf heutigen Marktbedingungen und Szenarien für zukünftige Entwicklungen bis zum Jahr 2030. Historische Börsendaten sind Ausgangspunkt zur Methodenentwicklung um fluktuierend eingespeiste Strommengen und Preise zeitlich aufgelöst auszuweisen. Basierend hierauf werden Zukunftsszenarien bis 2030 analysiert. Diese berücksichtigen die Entwicklung der Erzeugung in Deutschland und hierbei vor Allem den Ausbau der volatil einspeisenden Erneuerbaren Energien. Des Weiteren wird das Erdgasnetz der EnBW GAS hinsichtlich des Speicherpotenzials untersucht. Abschließend wird mit den Arbeitsergebnissen aller Partnern das wirtschaftliche Potenzial des angestrebten Speicherkonzepts abgeschätzt und potenzielle Standorte im EnBW GAS Netzgebiet identifiziert.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Verbundprojekt soll über 3 Jahre laufen (7 Partner: 3 x Forschung, 4 x Industrie). Ziel ist die Entwicklung eines Konzepts zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von CH4. Zur Erzeugung des CH4 aus Strom wird durch Druckelektrolyse H2 gewonnen. Der Druckelektrolyseur muss auf das Erzeugersystem auf Basis erneuerbarer Energiequellen angepasst werden. Der Elektrolyseur muss dem fluktuierenden Leistungseintrag ohne Verzögerung folgen und mit hohem Wirkungsgrad Wasserstoff erzeugen können. Anschließend wird der entstehende Wasserstoff mit CO2 zu CH4 umgesetzt. Aufgabe des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung einer Betriebsführung für den Elektrolyseur, sowie die Anpassung der Hardware an die Erfordernisse der intermittierenden Zuführung elektrischer Energie. Ferner soll das Fraunhofer ISE die Dynamik des Gesamtsystems untersuchen und ökonomische Aspekte betrachten. 2. Arbeitsplanung: Am Fraunhofer ISE werden folgende Arbeiten durchgeführt: Aufbau einer Testfeldumgebung zur Analyse der intermittierenden Betriebsweise eines Druckelektrolyseurs; Untersuchung der Dynamik der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems Elektrolyse und Wasserstoffspeicherung; Optimierung der Betriebsführung und Ableitung von Maßnahmen zur Optimierung der Hardware, Langzeitcharakterisierung von Elektrolysestacks, Systembetrachtung zur Dynamik des Gesamtsystems inkl. Methanisierung und Evaluation ökologischer und sozialer Aspekte.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Bereich Gas, Erdöl und Kohle durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel des Verbundprojektes (mit 7 Partnern: 3 x Forschung, 4 x Industrie) ist die Entwicklung eines Konzeptes zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von Methan und Brennwert-erhöhenden Gaskomponenten. Aufgabe des EBI ist die Ermittlung und experimentelle Untersuchung von Strategien für die Synthese von Brennwert-erhöhenden Gaskomponenten aus H2/CO2-Mischungen. Für ausgewählte Katalysatoren/-Kombinationen sollen die Reaktionsbedingungen für maximale Ausbeuten von C2 bis C4-Alkanen ermittelt werden, sowie gegebenenfalls von anderen Komponenten, die auch für die stoffliche Nutzung geeignet erscheinen. CO2 aus Kraftwerksabgasen, Vergasungsgasen und anderen Quellen soll als Kohlenstoffquelle bewertet werden. Im Hinblick auf die Dynamik des Gesamtsystems soll das dynamische Verhalten von Synthesereaktoren/Syntheseverfahren rechnerisch untersucht werden. 2. Arbeitsplanung: Nach Festlegung von Zielkomponenten und Synthesewegen wird eine Festbett-Syntheseapparatur mit integrierter Analytik gebaut. Mit dieser Apparatur werden umfangreiche Syntheseversuche mit verschiedenen Katalysatoren und variablen Reaktionsbedingungen durchgeführt (Variation Gesamtdruck, Synthesegaszusammensetzung, Verweilzeiten, Temperatur, Katalysator). Mit rechnerischen Simulationen werden verschiedene Fälle betrachtet, die im Hinblick auf das Gesamtsystem von Bedeutung sind. CO2 wird als Kohlenstoffquelle mit fossilen Rohstoffen verglichen.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Clariant Produkte (Deutschland) GmbH durchgeführt. Im Fokus dieses Projekts steht der Einsatz von CO2 als Energiespeichersubstanz. Durch die Umsetzung zu Methan können signifikante Mengen CO2 der Emission entzogen und das erhaltene Produkt 'synthetisches Erdgas' in die vorhandene Infrastruktur zur Energiespeicherung, -verteilung und -nutzung eingespeist werden. Zur Umsetzung soll bevorzugt regenerativ erzeugter Wasserstoff zum Einsatz kommen, wodurch gegenwärtig ungenutzte Leistungsspitzen (Wind) und Abweichungen zwischen Produktions- und Verbrauchszeiten (Photovoltaik und konventionelle Kraftwerke) ausgeglichen werden. Es erfolgt die Entwicklung effizienter, adsorptiver und absorptiver Technologien zur CO2-Abtrennung für energieintensive Industriezweige über chemisch funktionalisierte, feste Absorbentien sowie über Dispersionen geeigneter Polymere in Lösung. Weiterhin sind Entwicklungen geeigneter Katalysatoren und Reaktorkonzepte zur effizienten Umsetzung von Kohlendioxid aus verschiedenen, realen Quellen mit Wasserstoff zu Methan sowie neuer Membranen einschließlich deren Materialien, Herstellung und Verarbeitung zur Abtrennung von CO2 vorgesehen. Darüber hinaus erfolgt die Erarbeitung skalierbarer Konzepte auf Basis molekularer und heterogener Katalysatoren zur photokatalytischen, wasserbasierten Umsetzung von CO2 zu Energieträgern und Basischemikalien.

Die Konversion von CO2 mit H2 zu Methanol als nachhaltiger chemischer Energiespeicher. Modellstudie - Scale Up - Implementierung

Das Projekt "Die Konversion von CO2 mit H2 zu Methanol als nachhaltiger chemischer Energiespeicher. Modellstudie - Scale Up - Implementierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Das abgeschlossene Projekt beschreibt unseren Ansatz, Kohlenstoffdioxid zur chemischen Energiespeicherung von Wasserstoff stofflich zu nutzen. Im Gegensatz zur etablierten Methanolproduktion aus Synthesegas, welches selbst aus fossilen Brennstoffen erhalten wird, ist der vorgestellte Prozess in Bezug auf die freigesetzten CO2 Mengen als auch in Bezug auf die Gesamtenergiebilanz deutlich umwelt-freundlicher. Innerhalb dieses Projekts wurde deshalb die Verwertung von Wasserstoff aus der Fluorproduktion der Firma Solvay GmbH untersucht. Dieser ist, aufgrund der Herstellungsmethode, mit bis zu 0.12 ppm durch Fluorwasserstoff (HF) verunreinigt und stellt deshalb besondere Anforderung an Katalysatoren und Reaktoren, welche in diesem Projekt untersucht wurden. Im Rahmen dieses Projektes, wurden an der Universität Freiburg im Freiburger Materialforschungszent-rum FMF besonders aktive geeignete heterogene Katalysatoren entwickelt, die eine Toleranz gegen die Verunreinigung aufweisen. Im Anschluss an die erfolgreiche Katalysatorentwicklung und -ersttestung, sollte am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE) in Freiburg ein Scale Up durchgeführt werden, an dessen Ende alle notwendigen Daten für den anschließend in Eigenregie der Solvay Fluor GmbH durchgeführter Bau einer Methanolanlage in Bad Wimpfen bereitstehen sollen. Durch Probleme beim Scale-up gab es bei den letzten beiden Zielen Probleme, die letztliche den Bau der Methanolanlage verhinderten. Die Ergebnisse der dieses Projektes dokumentieren, dass nahezu alle wissenschaftlichen Vorgaben erfüllt wurden. Teilweise wurden Ergebnisse erhalten, welche diese weit übertreffen.

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