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Analyse der Wasserwirtschaft in Waermekraftwerken

Die Technologien thermischer Kraftwerke zur Deckung des Strombedarfs werden nach heutigem Wissensstand in absehbarer Zukunft nicht auf die Nutzung von Wasser verzichten koennen. Die dabei entstehende thermische Belastung der Gewaesser laesst sich mit geeigneten Massnahmen verringern. Diese Reduzierung ist jedoch durch die zunehmende Anwendung der nassen Rueckkuehlung mit Verdunstungsverlusten verbunden. Ein Abflussdefizit ist die Folge. Bei geringer Wasserfuehrung des Flusses kann daher die Stromerzeugung zu Nutzungseinbussen der uebrigen Anlieger fuehren. Vor diesem Hintergrund ergab sich die Notwendigkeit, neben der Kuehlung auch die uebrigen wassernutzenden Prozesse im Kraftwerk wie Verbrennung, Dampferzeugung, Zusatzwasser-Aufbereitung fuer die verschiedenen Kreislaeufe usw. auf ihre Verdunstung hin zu untersuchen, um in Abhaengigkeit von Technologie und Energiequelle ihre Einfluesse auf den Wasserhaushalt darlegen zu koennen. Durch Vergleich dieser Verluste mit der Wasserfuehrung der Fluesse werden Moeglichkeiten der Kraftwerksplanung nach wassermengenorientierten Gesichtspunkten entwickelt.

Helium-Abtrennung mittels anorganischer Membranen, Helios - Helium-Abtrennung mittels anorganischer Membranen

CO2-Minderung in der Kalkindustrie durch den Einsatz wasserstoffbasierter Brennstoffe (H2, NH3) in Schachtöfen

Saale Energie GmbH - wesentlichen Änderung der Kraftwerksblöcke zur Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Prozessdampf in zwei konventionellen Dampfkraftwerksblöcken durch eine Gas- und Dampfturbinen-Anlage (GuD) inklusive einer Ersatzstromanlage und einer Industriegasturbinenanlage (IGT) am Standort Schkopau

Das Kraftwerk (KW) Schkopau befindet sich im Süden des Bundeslandes Sachsen-Anhalt, zwischen den Städten Halle und Merseburg, in der Gemeinde Schkopau im Saalekreis, Gemarkung Korbetha. Es liegt direkt neben einem Chemiepark mit Industriebetrieben (z. B. der DOW Olefinverbund GmbH) mit erhöhtem Energiebedarf, in ca. 700 m Entfernung zur Saale. Das Kraftwerk wurde im Juli 1996 offiziell in Betrieb genommen. Nach dem aktuellen Stand wird der Kohleausstieg für das Kraftwerk Schkopau im Dezember 2034 erwartet. Die Saale Energie GmbH (SEG) ist Eigentümer und führt den Betrieb des Braunkohlekraftwerks Schkopau mit zwei braunkohlebefeuerten Blöcken (Blöcke A und B) mit einer elektrischen Gesamtbruttoleistung von ca. 915 MW. Die Saale Energie GmbH beabsichtigt, im Zuge der Energiewende das Kraftwerk Schkopau von einem ausschließlich mit Braunkohle betriebenen Kraftwerk, das in Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Prozessdampf in zwei konventionellen Dampfkraftwerksblöcken erzeugt, zu einem flexiblen und schnell auf Laständerungen reagierenden Kraftwerk auszubauen. Zukünftig soll die Herstellung von Prozessdampf, Wärme und Strom auch in einer Gas- und Dampfturbinen-Anlage (GuD) sowie einer Industriegasturbinenanlage (IGT) erfolgen. Das Projekt wird unter der Bezeichnung „Zukunft Ener-gieversorgung Sachsen-Anhalt“ (ZESA) geführt. Die Errichtung der Neuanlagen soll auf vorhandenen, unbebauten Flächen südwestlich neben der Hilfskesselanlage (Baufeld 1 für das IGT-Kraftwerk), südwestlich von Kohleblock B (Baufeld 2 für das GuD-Kraftwerk) sowie in geringem Maße neben den Maschinentransformatoren Block A und B (Baufeld 3 für Schaltanlagen der IGT) erfolgen.

Ressortforschungsplan 2024, Praxis und Potentiale von Slow-Steaming zur Energieeinsparung und Vermeidung von THG-Emissionen im Seeverkehr sowie Beiträge des Luft- und Seeverkehrs im internationalen Kontext

In dem Vorhaben soll auf technische Möglichkeiten zur Effizienzverbesserung bzw. Energieeinsparung eingegangen werden (bspw. Nutzung der Windkraft) und eruiert werden, in welcher Höhe Energieeinsparungen realistisch zu erwarten sind, für welche Schiffstypen diese jeweils in Frage kommen, wie weit der Energiebedarf des internationalen Seeverkehrs sich damit senken ließe und ob bzw. unter welchen Bedingungen diese Maßnahmen wirtschaftlich sind oder einer Förderung bedürfen. In die Betrachtung sollen bestehende und zukünftige Maßnahmen auf EU- und internationaler Ebene einfließen. In einem zweiten Arbeitspaket sind die Treibhausgasminderungsmöglichkeiten durch Carbon Capture on board (OCC) zu beleuchten. Es soll (beschränkt auf das System Schiff) eine detaillierte Betrachtung des Energieaufwands zur Abscheidung, Speicherung und Transport des CO2 sowie den dadurch verursachten zusätzlichen CO2eq-Emissionen erfolgen. Darüber hinaus sollen zudem auch die Auswirkungen auf die schiffsspezifische Energieeffizienz betrachtet werden und für welche Schiffstypen dies wirtschaftlich darstellbar ist. Es sind Beratungsleistungen für die Verhandlungen unter der Klimarahmenkonvention zu dem Agendapunkt der 'bunker fuels' und ein Ad-hoc-Beratungsbudget für den See- und Luftverkehr vorzusehen.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Design, Entwicklung und Bau der Demonstrator Einheit

Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung, Teilvorhaben: I0-3_UPM

Nachhaltiges Eisenenergiesystem für Industrie und Haushalt, Teilprojekt: Energiespeicherung durch Eisenoxid-Reduktion

EnergOp - der Schlüssel zum Energiemanagement - Untersuchungen zum energetischen Zustand der Außenbezirke und Bauhöfe der WSV

Am 1. Mai 2014 trat eine neue Fassung der Energieeinsparverordnung in Kraft. Diese betrifft nicht nur den allgemeinen Wohnungsbau, sondern auch einen Großteil der Hochbauten der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). Aus Gründen des Klimaschutzes und zur Schonung wertvoller Energiereserven müssen die Anstrengungen zur Senkung des Energiebedarfs und zum Einsatz erneuerbarer Energien im Gebäudebereich verstärkt werden. Hierbei kommt den Gebäuden des Bundes eine Vorbildfunktion zu, die sie meist - besonders im Bestand - noch nicht einnehmen. Dabei erweist sich eine energetische Sanierung nicht nur aus Gründen des Klimaschutzes als sinnvoll, sondern verschafft oftmals auch den in den Gebäuden arbeitenden Menschen mehr Behaglichkeit. Durch erhöhte Oberflächentemperaturen und mit einer besser geregelten Anlagentechnik lassen sich beispielsweise in den großen Hallen und Werkstätten der WSV Zuglufterscheinungen reduzieren. Ein auf solche Weise gesteigertes Behaglichkeitsgefühl hat vielfach sogar den Nebeneffekt, dass niedrigere Rauminnentemperaturen als angenehm empfunden werden, was wiederum der Energieeinsparung dient. Auch zum Werterhalt der Immobilie und zur Einsparung von Betriebskosten sind diese Sanierungsmaßnahmen äußerst wichtig. Im Rahmen der Gebäudeerhaltung sollte ein vorrangiges Ziel die Einführung eines Energiemanagementsystems sein.

Nachhaltige Erzeugung von grünem Wasserstoff aus ammoniakhaltigen, wässrigen Reststoffströmen mithilfe effizienter Plasmatechnologie, TVH: Entwicklung von Konzepten zur Aufbereitung der Produkt-Gasströme aus dem Plasmasystem und der Membranextraktion inkl. einer Carbon-Footprint- sowie GIS-Analyse zum Marktpotenzial

Die Senkung der Treibhausgasemissionen und Ressourcenschonung bei gleichzeitiger Deckung des steigenden Energiebedarfs sind von nationaler und internationaler Relevanz. Wegen seiner Eigenschaften wird grüner Wasserstoff (H2) als Energieträger dabei immer gefragter (hoher Brennwert, keine Treibhausgasemissionen). Um Wasserstoff zeitnah als nachhaltige Energiequelle mit vertretbaren Kosten zu verankern, sind innovative Konzepte gefragt. Wasserstoffträger, wie Ammoniak (NH3), bieten hierfür ein erhebliches Potenzial. Im Projekt 'HydrAPlas' wird daher ein innovatives System auf Basis der einfach skalierbaren und bereits massenfertigungstauglichen Mehrlagenkeramik-Technologie zur NH3-Spaltung durch kaltes Plasma entwickelt. DBI wird zur Erreichung der Gesamt-Projektziele mit der Konzeptentwicklung zur Aufbereitung der Produkt-Gasströme aus dem Plasmasystem und aus der Membranextraktion mitwirken inkl. einer Carbon Footprint Analyse sowie das erweiterte Marktpotenzial der Technologie 'HydrAPlas' mittels GIS-Analysen herausarbeiten.

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