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s/emissionsmingerung/Emissionsminderung/gi

Prozessoptimierung an Klärschlammfeuerungen zur Rohstoffrückgewinnung und Emissionsreduktion, Teilvorhaben: Agglomerationsüberwachung und -vermeidung

Ziel des hier beantragten Projekts ist es, Maßnahmen zu erforschen, um Lachgasemissionen stationärer Wirbelschichten zur thermischen Klärschlammverwertung zu reduzieren und gleichzeitig die Aschequalität mit dem Ziel der Phosphorrückgewinnung zu optimieren. Eine Erhöhung der Wirbelschichttemperatur ist dafür unerlässlich. Um dies zu realisieren, soll zunächst ein online Agglomerationswächter erforscht und erprobt werden, um den Fluidisierungszustand zuverlässig zu überwachen und dadurch höhere Temperaturen in der Wirbelschicht realisieren zu können. Anschließende Versuche an zwei Laboranlagen dienen erstens als Proof of Concept des Agglomerationswächters und zeigen zweitens den Einfluss von Temperaturerhöhungen und Additiveinsatz auf Lachgasemissionen und Aschequalität auf. Final werden die in der Laboranlage ermittelten optimalen Betriebsparameter und Additive sowie der Agglomerationswächter in drei Industrieanlagen erprobt. Der hier vorgeschlagene technologische Ansatz zeichnet sich durch einen sehr hohen möglichen Impact durch die aktuelle und künftig noch steigende Bedeutung der Mono-Klärschlammverbrennung in Wirbelschichten sowie den strenger werdenden regulatorischen Anforderungen hinsichtlich Aschequalität und Emissionen aus. Zusätzlich stellt er ein einfach, kostengünstig und modular nachrüstbares Tool dar, welches bereits kurzfristig am Markt verfügbar sein kann.

Verbesserung der Reaktionsfuehrung im Perrin-Prozess zwecks Emissionsminderung und Senkung des Energieverbrauchs

Betriebstechnische Optimierung des Produktionsprozesses zur Herstellung von FeCr Suraffine. Abstimmung des Abscheidesystems und der Reaktionsfuehrung des Prozesses im Hinblick auf eine Emissionsminderung und zur Senkung des Energieverbrauchs.

Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur kombinierten Stickstoffoxid- und Staubabscheidung mithilfe von katalytisch wirksamen Additiven an einem Holzheizkraftwerk, Teilvorhaben: Verfahrensentwicklung, experimentelle Erprobung und wirtschaftliche sowie ökologische Bewertung

Um die klimafreundliche Nutzung von biogenen Rest- und Abfallstoffen langfristig sicher zu stellen und den Anforderungen aus der Luftreinhaltung gerecht zu werden, müssen neue Techniken erprobt werden, welche eine deutliche Minderung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe erzielen. In dem Verbundvorhaben DeNOx-DePM soll eine kombinierte Emissionsminderung der Abgaskomponenten NOx und Feinstaub für Biomassefeuerungen, welche unter die 44. BImSchV fallen, erreicht werden. Dabei soll ein innovatives Rauchgasreinigungssystem, bestehend aus einem angepassten Gewebefilter mit Filterkerzen aus Edelstahlgewebe und der Zugabe von katalytisch wirksamen Additiven, entwickelt werden. Das Verfahren soll zunächst im Labor entwickelt, danach im Technikumsmaßstab erprobt und abschließen praxisnah an einem Holzheizkraftwerk untersucht werden. Durch die Zugabe eines Additivs (Precoat) in das Rauchgas vor dem Staubabscheider kann eine verbesserte Partikelabscheidung auf dem Gewebefilter durch den zusätzlich erzeugten Filterkuchen erreicht und die Abscheideeffizienz für Feinstäube gesteigert werden. Zusätzlich soll das Additiv durch ein mikrowellengestütztes Beschichtungsverfahren mit bereits bei niedrigeren Betriebstemperaturen katalytisch wirksamen Komponenten aktiviert werden. Dadurch soll neben der verbesserten Staubabscheidung auch eine katalytische Stickstoffoxidreduktion unter zusätzlicher Zugabe des Reduktionsmittels Ammoniak realisiert werden. Untersucht werden soll neben der reinen Entstickung mit katalytischen Additiven am Filter auch eine Kombination aus Entstickung im Feuerraum (SNCR) und Nutzung des Ammoniak-Schlupfs am Filter für deutlich niedrigere Emissionen. Darüber hinaus wird das System auch ökonomisch und ökologisch im Hinblick auf seine Wettbewerbsfähigkeit und potentiellen Emissionsminderung untersucht und eingeordnet.

Theoretische Untersuchungen zur Verbesserung der Brennelementhuellrohre im Hinblick auf Rueckhaltung von Spaltprodukten (Bruchmechanik)

Elasto-plastische Spannungsanalyse an Kerben und Rissen; Anwendung auf Bruchkriterien; Ermittlung von Spannungsintensitaetsfaktoren; Risswachstum; Anwendung der Finite-Element-Methode.

Forschergruppe (FOR) 2401: Optimierungsbasierte Multiskalenregelung motorischer Niedertemperatur-Brennverfahren, Teilprojekt: Stabilisierung des GCAI-Brennverfahrens durch die Nutzung innerzyklischer Korrelationen

GCAI stellt einen vielversprechenden Ansatz zur gleichzeitigen Minimierung von Verbrauch und Emissionsausstoß in Verbrennungsmotoren dar. Die aus der Verbrennungseinleitung über die Reaktionskinetik resultierende Zyklenkopplung führt jedoch zu zwei maßgeblichen ungelösten Herausforderungen, an deren Lösung aktuell stark geforscht wird: Die starke Abhängigkeit der Verbrennungsstabilität von den Randbedingungen sowie die Einschränkung des Kennfeldbereiches. Die Entwicklung innovativer zylinderdruckgeführter Regelungen wird hier als Lösungsansatz angesehen. In TP3 wird die Hypothese verfolgt, dass durch die Kombination von zwei neuartigen Ansätzen die Verbrennungsstabilität maßgeblich verbessert werden kann und somit die bestehenden Herausforderungen adressiert werden können. Durch den Regeleingriff innerhalb eines Verbrennungszyklus wird in Zusammenarbeit mit TP1 eine In-Zyklus-Regelung realisiert. Weiterhin wird in Zusammenarbeit mit TP5 der Einfluss von direkt eingespritztem Wasser als innerzyklische Stellgröße für GCAI untersucht und bewertet. Eine der Kernaufgaben ist die Erstellung eines echtzeitfähigen Verbrennungsmodells für GCAI, welches sowohl die Korrelationen zwischen einzelnen Größen innerhalb eines Zyklus als auch die Effekte von zugesetztem Wasser berücksichtigt. Bestehende Modelle, welche auf stationären Messungen basieren, sollen zur Abbildung der hochdynamischen Effekte innerhalb eines Zyklus und der Wassereinspritzung erweitert werden. Um die benötigte Datenbasis zu schaffen, werden transiente Untersuchungen durch das gezielte Einprägen von Ausreißerzyklen mittels zyklusindividueller Variation der Stellgrößen durchgeführt. Hierfür steht ein Forschungsmotor mit einem vollvariablen Ventiltrieb und einer frei programmierbaren Motorsteuerung zu Verfügung. Die in TP5 untersuchten Grundlagen bezüglich der Zugabe von Wasser und CO2 werden mit den transienten Motorversuchen abgeglichen und zur Erstellung des physikalisch-chemischen Anteils eines Grey-Box-Modells genutzt. Diese Zusammenhänge werden thermodynamisch analysiert, durch den Vergleich mit 1D Ladungswechsel und 3D CFD-Simulationen plausibilisiert und in echtzeitfähige Modelle überführt. Durch die Implementierung des Reglers in der Echtzeithardware können die Potentiale der Stabilisierung von GCAI durch In-Zyklus Eingriffe realisiert werden. In Zusammenarbeit mit TP1 wird der Multiskalenregler entwickelt, welcher mit TP2 auf die Restriktionen der Echtzeitplattform optimiert wird. Dabei ist eine bedarfsgerechte Aufteilung auf die Ressourcen Mikrocontroller und FPGA nötig. Es erfolgt eine funktionale Absicherung durch MiL-Tests und eine Co-Simulation des Reglers mit den zuvor entwickelten Modellen basierend auf einer 1D-Ladungswechselsimulation. Die Verifikation der Echtzeitfunktionalität wird mit einem HiL-Prüfstandsaufbau umgesetzt. Abschließend erfolgt die Überprüfung des Reglers durch Messungen am Motorprüfstand im transienten Betrieb sowie am Kennfeldrand.

Energetische Verwertung von Altoelen und Raffinationsrueckstaenden

Erhebungen zu Luft- und Abwasserproblemen in der feinkeramischen Fliesenindustrie

Anfallende Belastungswerte; Moeglichkeiten zur Verbesserung von Arbeitsplatzbedingungen.

Forschergruppe (FOR) 2401: Optimierungsbasierte Multiskalenregelung motorischer Niedertemperatur-Brennverfahren, Teilprojekt: Multiskalenregelung von Niedertemperatur-Brennverfahren

Der aktuell in der Forschung untersuchte Ansatz zur Regelung der Niedertemperaturverbrennung (NTV) ist die zyklusbasierte Regelung. Diese Regelung erlaubt eine Stabilisierung der NTV allerdings nur in einem sehr eingeschränkten Kennfeldbereich. Mit einer zyklusbasierten Regelung können nur zyklusintegrale Systemdynamiken und Störgrößen kontrolliert werden. Die für die Stabilität und Emissionsentstehung der NTV relevanten chemisch, physikalischen Prozesse, die auf innerzyklischen Zeitskalen ablaufen, können nicht beeinflusst werden. Aus diesem Grund untersucht das TP1 die Multiskalenregelung, um auch die kleineren Zeitskalen berücksichtigen zu können. Es wird erwartet, dass mit erfolgreicher Regelung auf diesen kritischen Zeitskalen der Kennfeldbereich deutlich ausgeweitet, der Wirkungsgrad verbessert und die Schadstoffemissionen reduziert werden können. Die Multiskalenregelung stellt für die Lösung dieses Problems Neuland dar. Hierbei werden die motorischen NTV-Prozesse PCCI und GCAI betrachtet. In TP1 wird die Reglerarchitektur für die Multiskalenregelung bestehend aus der Kombination von Zyklus-zu-Zyklus Regelung und einem In-Zyklus-Regler entwickelt. Um der komplexen nichtlinearen Mehrgrößen-Systemdynamik Rechnung zu tragen, sollen auf einem Modell des Prozesses beruhende optimierungsbasierte Verfahren angewendet werden. Hierfür werden die in TP2 für zyklische Prozesse entwickelten numerischen Methoden zur iterativ lernenden nichtlinearen modellbasierten prädiktiven Regelung (IL-NMPC) als Grundlage verwendet. Prozessspezifisch erfolgt eine Analyse und Bewertung möglicher Stell- und Regelgrößen sowie die Aufteilung dieser Größen auf die verschiedenen Zeitskalen. Darüber hinaus werden auch geeignete Formulierungen der Optimierungsaufgabe untersucht. Die reglerinternen Modelle werden in TP1 in Zusammenarbeit mit TP3 für den GCAI- und mit TP4 für den PCCI-Prozess erarbeitet. Während sich diese beiden Teilprojekte auf die physikalische Modellierung und die quantitative Beschreibung des Prozesses konzentrieren, liegt der Fokus von TP1 darauf, die dort erarbeiteten Beschreibungsformen in eine regelungstechnisch effektiv verwendbare Struktur zu bringen. Hierfür sollen physikalisch motivierte Grey-Box-Modelle entstehen. Zudem werden Störgrößenmodelle entwickelt, die vor dem Hintergrund physikalischer und systemtheoretischer Überlegungen aufgestellt werden sollen. Abschließend werden die entwickelten Regelalgorithmen gemeinsam mit TP3 und TP4 an den jeweiligen Motorenprüfständen validiert. Entscheidende Kriterien stellen dabei der abdeckbare Kennfeldbereich, in dem ein stabiler Betrieb und transiente Lastprofile realisiert werden können, sowie das Potential zur Emissionsreduktion und Wirkungsgradsteigerung dar.

Indikator: Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch

Die wichtigsten Fakten Der ⁠ Bruttoendenergieverbrauch ⁠ umfasst alle Arten des Endenergieverbrauchs der Verbraucher inklusive Stroms, Fernwärme, Kraftstoffe und Brennstoffe für Wärmeerzeugung. Im Rahmen der Ziele der aktualisierten EU-Erneuerbaren-Energien-Richtlinie (RED) wurde das deutsche Ziel auf 41 % im Jahr 2030 festgesetzt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden neue Maßnahmen und eine deutliche Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien in allen Sektoren notwendig. Welche Bedeutung hat der Indikator? Der Umstieg der Energieversorgung auf erneuerbare Energiequellen ist eine der wichtigsten Strategien im Kampf gegen die Klimakrise. Ein wichtiger Nebeneffekt: Deutschland kann sich mit erneuerbaren Energieträgern zu wesentlichen Teilen selbst versorgen. Der Ausbau erneuerbarer Energien senkt daher die Abhängigkeit von Rohstoffimporten. In der öffentlichen Diskussion spielt vor allem die Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Dabei macht der Verbrauch von Kraftstoffen für den Verkehr und von Brennstoffen für die Wärmeerzeugung etwa 80 % des Endenergieverbrauchs aus. Der ⁠ Bruttoendenergieverbrauch ⁠ nach der Erneuerbaren-Richtlinie (RED) der EU bezieht alle Energieverbräuche der Letztverbraucher mit ein. Er beinhaltet neben dem ⁠ Endenergieverbrauch ⁠ auch die Eigenverbräuche der Kraftwerke und die Leitungsverluste. Wie ist die Entwicklung zu bewerten? Der Anteil der Erneuerbaren am ⁠ Bruttoendenergieverbrauch ⁠ stieg seit Beginn der Erhebung im Jahr 2004 deutlich an, wenn auch erheblich langsamer als der Anteil am Stromverbrauch (siehe ⁠ Indikator ⁠ „ Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch “).Grund dafür ist die deutlich langsamere Entwicklung der Umstellung auf Erneuerbare in den Sektoren Wärme und Kälte sowie Verkehr (siehe Artikel „ Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme “ und „ Erneuerbare Energie im Verkehr “). Mit dem aktualisierten „ Nationalen Energie- und Klimaplan “ (NECP) hat sich Deutschland 2024 verpflichtet, den Anteil Erneuerbare Energien am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 41 % zu steigern. Vorher lag das Ziel noch bei 30 % wurde aber im Rahmen der kürzlich überarbeiteten Erneuerbaren-Richtlinie der EU angehoben. EU-weit soll der Anteil der Erneuerbaren am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 42,5 % und im Idealfall auf 45 % steigen. Alle EU-Ländern müssen je nach Ausgangslage deshalb ähnlich ambitionierte Ziele wie Deutschland erreichen. Bislang liegt die Entwicklung in Deutschland noch nicht auf Kurs. Um das Ziel zu erreichen muss der Umstieg auf erneuerbare Quellen deutlich beschleunigt werden. Wie wird der Indikator berechnet? Der ⁠ Indikator ⁠ setzt die auf Basis erneuerbarer Energieträger genutzte ⁠ Endenergie ⁠ (beispielsweise erneuerbarer Strom, grüne Fernwärme und Biokraftstoffe) ins Verhältnis zum gesamten ⁠ Bruttoendenergieverbrauch ⁠. Der Bruttoendenergieverbrauch umfasst den ⁠ Endenergieverbrauch ⁠ der Letztverbraucher sowie die Übertragungsverluste und die Eigenverbräuche von Kraftwerken. Die verwendeten Daten werden von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) und der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) bereitgestellt und nach verbindlichen Berechnungsmethoden der Erneuerbaren-Energien-Richtlinie aufbereitet. Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie in dem Daten-Artikel "Energieverbrauch nach Energieträgern, Sektoren und Anwendungen" .

Grundlagen des Klimawandels

Seit der Industrialisierung steigt die durchschnittliche globale Lufttemperatur in Bodennähe. Wissenschaftliche Forschungen belegen, dass wir Menschen für den raschen Temperaturanstieg der letzten 100 Jahre verantwortlich sind. Deshalb sprechen wir von einer anthropogenen – vom Menschen verursachten – Klimaänderung. Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle, Erdöl und Erdgas) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO 2 ) in der ⁠ Atmosphäre ⁠ angereichert. Land- und Viehwirtschaft verursachen Emissionen von Gasen wie Methan (CH 4 ) und Distickstoffmonoxid (Lachgas, N 2 O). Kohlendioxid, Methan und Lachgas gehören zu den treibhauswirksamen Gasen. Eine Ansammlung dieser Gase in der Atmosphäre führt in der Tendenz zu einer Erwärmung der unteren Luftschichten. Informationen zu den Ursachen von Klimaänderungen, zur Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre und zum ⁠ Treibhauseffekt ⁠ (natürlich und ⁠ anthropogen ⁠) finden Sie auf der Seite Klima und Treibhauseffekt . Wir stellen auf der Seite Weltklimarat den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen – ⁠ IPCC ⁠ (Intergovernmental Panel on Climate Change) kurz vor. Zudem gibt es eine Übersicht zu den Erkenntnissen der letzten IPCC-Sachstandsberichte. Diese Berichte widmen sich den wissenschaftlichen Grundlagen der anthropogenen (durch den Menschen verursachten) ⁠ Klimaänderung ⁠, den beobachteten Klimaänderungen und -folgen, den Projektionen künftiger Klimaänderungen, den Maßnahmen zur Minderung der Emissionen treibhauswirksamer Gase sowie den Maßnahmen zur Anpassung an projizierte (für die Zukunft berechnete) Klimaänderungen. Seit dem vergangenen Jahrhundert erwärmt sich das Klima, wie wir aus Beobachtungs- und Messdaten wissen. Das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur stieg deutlich an, Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel weltweit abgenommen und Extremereignisse wie Starkniederschläge und Hitzewellen werden häufiger. Mehr zu beobachteten Klimaänderungen erfahren Sie auf der Seite Beobachteter Klimawandel . Die Ausmaße und Auswirkungen der zukünftigen Klimaänderungen können nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden, da vielfältige und komplexe Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen. Durch die Modellierung verschiedener denkbarer Szenarien lassen sich mögliche zu erwartende Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten. Auf der Seite Zu erwartende Klimaänderungen bis 2100 können Sie sich über mögliche Entwicklungen informieren. Die Themen Klimawandel und Klimaänderung sind sehr komplex und uns erreichen daher regelmäßig Fragen zu grundsätzlichen Hintergründen des Klimawandels. Auf der Seite Häufige Fragen zum Klimawandel haben wir unsere Antworten auf häufig gestellt Fragen (FAQs) für Sie zusammengestellt. Obwohl ein breiter wissenschaftlicher Konsens über die anthropogene Klimaänderung besteht, werden in der öffentlichen Diskussion immer wieder Zweifel gestreut. Über Bücher, Zeitschriften, Fernsehsendungen, das Internet und die sozialen Medien werden Informationen verbreitet, die veraltet, unvollständig, aus dem Zusammenhang gegriffen und/oder falsch sind. Auf der Seite Klimawandel-Skeptiker setzen wir uns zunächste grundsätzlich mit Klimawandel-Skepsis auseinander und nehmen auf der Unterseite Antworten des UBA auf populäre skeptische Argumente skeptische Thesen genauer unter die Lupe. Die meisten Menschen denken an eine allmähliche Erwärmung des Klimas, wenn sie den Begriff „anthropogene Klimaänderung” hören. Es ist jedoch auch möglich, dass besonders starke oder sogar abrupte Klimaänderungen einsetzen. Derartige Prozesse sind mit kritischen Schwellen im ⁠ Klimasystem ⁠, sogenannten Kipp-Punkten, verbunden. Bereits geringe Änderungen im Klimasystem können bewirken, dass Kipp-Punkte erreicht werden, in deren Folge sich das Klima stark ändert. In unserem Hintergrundpapier Kipp-Punkte im Klimasystem erhalten Sie dazu ausführliche Informationen.

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