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De-Methanisierung von Flüssigmist

In DEMETHA soll eine Pilotanlage zur zweistufigen, hocheffizienten Vergärung von Wirtschatsdüngern für die energetische Nutzung und THG-Minderung in der Landwirtschaft aufgebaut und optimiert werden. Zusätzlich soll eine vorbildhafte MSR-Technik und ein Datenmanagement nach FAIR-Regeln entwickelt werden. Die zu entwickelnde Güllekleinanlage stellt mit ihrer hochgradig standardisierten und automatisierten Technik ein innovatives und kostengünstiges Verfahren zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft dar. Es eignet sich insbesondere für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV). Das Konzept hinter dieser Güllekleinanlage ist die Hohenheimer zweistufige Güllevergärung, die einen Rührkessel- und einen nachgeschalteten Festbettreaktor nutzt, wobei nicht abgebaute Faserstoffe in der ersten Prozessstufe zurückgehalten werden. Die Standardisierung der Anlage gewährleistet eine hohe Übertragbarkeit auf eine Vielzahl verschiedener landwirtschaftlicher Betriebe, auch über die Grenzen Deutschlands hinaus. Der nachgeschaltete Festbettreaktor zeichnet sich durch eine hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität aus, wodurch die kontinuierliche Biogasproduktion dem momentanen Bedarf an Strom und Wärme angepasst werden kann. Durch den Einsatz einer innovativen Sensorik in Zusammenarbeit mit einer intelligenten MSR-Technik sollen der Energiebedarf der Anlage, der Methanertrag und die THG-Minderung optimiert werden. Bei dem hier vorgestellten Forschungsvorhaben handelt es sich um ein Verbundvorhaben, bei dem eine intensive Zusammenarbeit der beteiligten Partner erfolgt.

Digitalisierung und Klimaschutz: Herausforderung oder Chance?

<p> <p>Die Folgen der Digitalisierung für Klimaschutz, Beschäftigung und Wertschöpfung sind nicht eindeutig. Ein neuer Forschungsbericht im Auftrag des UBA zeigt anhand von verschiedenen Modellrechnungen, dass digitaler Wandel Wertschöpfung und Beschäftigung steigern kann, aber eine sozial-ökologische Transformation nicht automatisch vorantreibt und vielfach zu einer Zunahme der CO2-Emissionen führt.</p> </p><p>Die Folgen der Digitalisierung für Klimaschutz, Beschäftigung und Wertschöpfung sind nicht eindeutig. Ein neuer Forschungsbericht im Auftrag des UBA zeigt anhand von verschiedenen Modellrechnungen, dass digitaler Wandel Wertschöpfung und Beschäftigung steigern kann, aber eine sozial-ökologische Transformation nicht automatisch vorantreibt und vielfach zu einer Zunahme der CO2-Emissionen führt.</p><p> <p>Die zunehmende Digitalisierung kann auf der einen Seite Effizienzgewinne und Fortschritte für den Umweltschutz bringen. Auf der anderen Seite benötigt Digitalisierung auch einen zunehmenden Ressourcen- und Energieeinsatz und Effizienzgewinne können wiederum einen Mehrverbrauch von Ressourcen zur Folge haben. In der Studie „Digitalisierung und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a>: Herausforderung oder Chance?“ wurde mithilfe eines makroökonomischen Modells die Auswirkungen einer stärkeren Digitalisierung auf Wertschöpfung, Lohneinkommen, Arbeitsplätze und CO2-Emissionen untersucht. Analysiert wurden unterschiedliche Szenarien, unter anderem die Digitalisierung des Staates, digitale Konsummuster privater Haushalte, der Betrieb von Rechenzentren, Digitalisierung in Industrie, Landwirtschaft, im Baugewerbe sowie bei Recyclingtechnologien und im Reparatursektor.&nbsp;</p> <p><strong>Welche Mechanismen und Ergebnisse zeigen sich?</strong></p> <p>Die Analysen zeigen, dass Digitalisierung Prozesse effizienter macht, in vielen Fällen die Wettbewerbsfähigkeit steigern und Arbeitsplätze schaffen kann. So lassen sich Materialverbräuche reduzieren. Aber in den meisten Szenarien hat die Digitalisierung nicht zu CO2-Emissionsminderungen geführt. Gründe dafür sind insbesondere der steigende Energiebedarf digitaler Infrastrukturen und Rebound-Effekte, das heißt durch die Kostenreduktion angeregte Mehrverbräuche.&nbsp;</p> <p>Die Ergebnisse zeigen je nach Anwendungsfall der Digitalisierung sehr unterschiedlich ausgeprägte Effekte. Beispielsweise ist der Ausbau von Rechenzentren klimapolitisch besonders relevant. Dieser kann zu einem signifikanten Anstieg von CO2-Emissionen führen.&nbsp;</p> <p>Der große Hebel zu mehr Umweltfreundlichkeit liegt hier in der Energieversorgung. Das Beispiel der Digitalisierung in der Industrie oder in der Reparaturbranche zeigt, dass es dort zu Effizienzgewinnen kommen kann, weil Güterströme reduziert werden, wodurch Emissionen sinken. Der entstehende wirtschaftliche Wachstumsimpuls durch mehr Digitalisierung generiert jedoch zusätzliche Nachfrage von Unternehmen und Haushalten. Dadurch wird der positive Effekt der effizienzinduzierten Reduzierung der CO2-Emissionen geschmälert.</p> <p>In einem anderen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/szenario">Szenario</a> hat sich gezeigt, dass Städte, die bei der Bereitstellung von IKT-Dienstleistungen stark sind, wirtschaftlich profitieren und so die Unterschiede zwischen den Regionen weiter zunehmen können. Wichtig ist auch die Erkenntnis, dass Digitalisierung mit erheblichen Investitionen verbunden ist, so dass es Jahre dauern kann, bis sich die Effizienzgewinne und mögliche positive Umweltfolgen bemerkbar machen.</p> <p><strong>Schlussfolgerungen für die Digitalisierungspolitik</strong></p> <p>Die Analysen machen deutlich, dass die Wirkungen einer Digitalisierung auf Umwelt und Wirtschaft letztlich von den Rahmenbedingungen abhängen. Positive Effekte auf den Klimaschutz entstehen vor allem dort, wo Material- und Güterströme vermieden und erneuerbare Energien genutzt werden. Um die Digitalisierung umweltfreundlich zu gestalten, braucht es Vorgaben und eine gezielte Politik. Ohne eine aktive Ausgestaltung der Digitalisierung besteht die Gefahr, dass die Umweltfolgen letztlich negativ sind. Digitalisierung muss auch umweltpolitisch gesteuert werden und die Nutzung erneuerbarer Energien ist essenziell dafür, dass mehr Digitalisierung auch zu sinkenden CO2-Emissionen führen kann.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Keramikherstellung mittels 3D-Druck und Charakterisierung

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.

Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen, Teilvorhaben: Messung und Modellierung

Beim Forschungsvorhaben Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen (dx-Wasser) handelt es sich um ein Verbundvorhaben der Universität Kassel, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik als Koordinatorin in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Munters GmbH und Enertracting GmbH. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Strombedarf von Luftentfeuchtungsanlagen mit Sorptionsrotoren durch die Einbindung von thermischen Solaranlagen zur Beheizung der Regenerationsluft deutlich zu reduzieren. Im Forschungsvorhabens erfolgt eine Bestandsaufnahme des Istzustandes von Wasserwerken in Deutschland. Im Zuge dessen sollen Energieeffizienzmaßnahmen bzgl. Betrieb und Regelung von Luftentfeuchtungsanlagen entwickelt und anschließend bewertet werden. Im Rahmen von Langzeitmessungen werden mehrere Gebäude von Wasserversorgern messtechnisch untersucht. Die Einbindung solarthermischer Wärme zur Regeneration von Sorptionsrotoren wird umfassend im Labor des Fachgebiets analysiert. Hierzu werden Sorptionsrotoren der Munters GmbH in eine teils bestehende Messumgebung integriert. Im Vorhaben sollen zwei Testanlagen an unterschiedlichen Standorten (Hochbehälter und eine Gasdruckregelanlage) geplant, errichtet und vermessen werden. Um das System abbilden zu können, wird zuerst ein Modell eines Sorptionsrotors in der Simulationsumgebung Dymola aufgebaut und mit den Messdaten validiert. Anschließend wird ein Systemmodel in TRNSYS bestehend aus Sorptionsrotor, Wärmeübertrager, Nachheizregister und thermischer Solaranlage erstellt. Dieses wird ebenfalls mit den Messergebnissen validiert. Durch das Modell soll die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Anwendungen gewährleistet sein. Zusätzlich dient das Modell zur Entwicklung eines Vor-Auslegungstools für die Dimensionierung von solarthermisch beheizten Sorptionsrotoren. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden in einem Leitfaden zusammengefasst und der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen, Teilvorhaben: Solarthermie

Beim Forschungsvorhaben Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen (dx-Wasser) handelt es sich um ein Verbundvorhaben der Universität Kassel, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik als Koordinatorin in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Munters GmbH und Enertracting GmbH. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Strombedarf von Luftentfeuchtungsanlagen mit Sorptionsrotoren durch die Einbindung von thermischen Solaranlagen zur Beheizung der Regenerationsluft deutlich zu reduzieren. Im Forschungsvorhabens erfolgt eine Bestandsaufnahme des Istzustandes von Wasserwerken in Deutschland. Im Zuge dessen sollen Energieeffizienzmaßnahmen bzgl. Betrieb und Regelung von Luftentfeuchtungsanlagen entwickelt und anschließend bewertet werden. Im Rahmen von Langzeitmessungen werden mehrere Gebäude von Wasserversorgern messtechnisch untersucht. Die Einbindung solarthermischer Wärme zur Regeneration von Sorptionsrotoren wird umfassend im Labor des Fachgebiets analysiert. Hierzu werden Sorptionsrotoren der Munters GmbH in eine teils bestehende Messumgebung integriert. Im Vorhaben sollen zwei Testanlagen an unterschiedlichen Standorten (Hochbehälter und eine Gasdruckregelanlage) geplant, errichtet und vermessen werden. Um das System abbilden zu können, wird zuerst ein Modell eines Sorptionsrotors in der Simulationsumgebung Dymola aufgebaut und mit den Messdaten validiert. Anschließend wird ein Systemmodel in TRNSYS bestehend aus Sorptionsrotor, Wärmeübertrager, Nachheizregister und thermischer Solaranlage erstellt. Dieses wird ebenfalls mit den Messergebnissen validiert. Durch das Modell soll die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Anwendungen gewährleistet sein. Zusätzlich dient das Modell zur Entwicklung eines Vor-Auslegungstools für die Dimensionierung von solarthermisch beheizten Sorptionsrotoren. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden in einem Leitfaden zusammengefasst und der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

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.

Forschergruppe (FOR) 5438: Der urbane Einfluss auf dem mongolischen Plateau: Verflechtungen von Stadtwesen, Wirtschaft und Umwelt, Teilprojekt: Siedlungssystem und wirtschaftliche Tätigkeiten im Orchontal während des Mongolischen Reiches

Unter Ögödei (1229-1241), dem Nachfolger von Dschingis Khan, tritt das Mongolische Reich in eine Phase der Konsolidierung ein. Er lässt 1235 Karakorum als Hauptstadt ausbauen und siedelt Handwerker sowie Verwaltungsfachleute in der Stadt an. Gesandtschaften, Tribute und Beute erreichen die Stadt, von den prall gefüllten Schatzhäusern neben dem Herrscherpalast wird wiederholt berichtet. Die verfügbaren Daten aus schriftlichen Quellen und der Archäologie deuten darauf hin, dass die Stadt Karakorum, die Residenzen und die Siedlungen in einem Zeitraum von nur vier Jahren (1235-1238) errichtet wurden. Die Schaffung einer Stadtlandschaft aus dem Nichts in einer Region, in der keine Städte bestanden, ist eine Meisterleistung, die bis heute nicht als solche erkannt wurde. Das Tal muss sich in kürzester Zeit von einer Pastoralwirtschaft mit geringer Camp- und Bevölkerungsdichte in eine vom Reich organisierte Stadtlandschaft verwandelt haben, mit entsprechend radikalen Veränderungen in den Siedlungsmustern, der Flächennutzung und der Zusammensetzung der Bevölkerung. Der plötzliche Bedarf an zusätzlicher Energie und auch an anderen Ressourcen muss eine Herausforderung für Natur und Mensch gewesen sein. Nimmt man alle Indizien zusammen, so ist von einer starken urbanen Beeinflussung der Umwelt auszugehen. Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung aller bekannten Siedlungen mit permanenter Architektur des Mongolenreiches im mittleren Orkhon-Tal. Diese Siedlungen sollen in ihrem Umfang vollständig erfasst, Siedlungspläne erstellt und ihre Struktur beschrieben werden. Pyrotechnische Anlagen sollen lokalisiert und, wenn möglich, ihre Funktion bestimmt werden. In enger Zusammenarbeit mit SP3 und SP4 werden im Rahmen dieses Projekts präzise magnetische und topographische Karten aller in Frage kommenden Standorte erstellt. Darüber hinaus werden für die Mongolei erstmals zwei Aktivitäten erfasst, die für die Verifizierung der Thesen der Forschergruppe zentral sind: Landwirtschaft und Eisenverhüttung. Durch die enge Zusammenarbeit mit SP5 wird eine Kenntnis der landwirtschaftlichen Praktiken am Standort Bayan Gol erreicht und darüber hinaus erstmals in der Mongolei eine Klassifizierung und Datierung der Flursysteme vorgenommen. Es werden mehrere Surveys durchgeführt, um die Eisenverhüttungsplätze in der Region zu lokalisieren. Wir gehen davon aus, dass vor allem Holz bzw. Holzkohle als Brennstoff verwendet wurde, so dass der sprunghaft gestiegene Bedarf in den Umweltarchiven erfasst werden kann. In Zusammenarbeit mit SP2 werden wir die Fußgängersurveys im Orkhon-Tal fortsetzen, mit besonderem Augenmerk auf das Gebiet im nordwestlichen Teil des Tals, wo wir eine neue Siedlung entdeckt haben. Zusammen mit Informationen aus früheren Erhebungen werden wir ein erstes Verständnis der Dichte des Siedlungsmusters, des Verhältnisses zwischen saisonalen und permanenten Standorten und des Netzes von Produktionsstätten für die Versorgung der Stadt und der Wohngebiete gewinnen.

Technologien für innovative schaltbare Folien als Nachrüstlösung für energiesparende Fenster und Glasfassaden, Teilvorhaben: Energieautarke Versorgungs- und Steuerungseinheit zur Schaltung electrochromer Folien und Anbindung an die IoT basierte Raumsteuerung

Gegenstand des Verbundvorhabens FLEX-G 4.0 ist die Erarbeitung einer kostengünstigen Nachrüstlösung innovativer schaltbarer Folien, die möglichst einfach auf bereits installierte Fenster laminiert werden können und zur Senkung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) der Fenster und damit des Energiebedarfs des Gebäudes beitragen. Das Hauptziel des Projektes ist die Erforschung geeigneter Systemdesigns und Fertigungstechnologien für großflächige elektrochrome Folien als Halbzeug zur Verarbeitung auf der Baustelle sowie die Erforschung von robusten Verfahren für eine 'einfache' Vor-Ort Applikation dieser Folien auf Fenster und Fassaden in Bestandsgebäuden. Als integraler Bestandteil des Systemdesigns sollen Lösungen für die netzunabhängige Energieversorgung und geeignete Schaltparameter und Sensortechnologien für die kabellose, automatisierte Steuerung des Schaltzustands der Folien erforscht werden. Ein weiteres Ziel beinhaltet die Demonstration und experimentelle Quantifizierung des Energie-Einsparpotentials an zwei operativen Gebäuden im öffentlichen Sektor. Das Teilvorhaben von Enerthing hat das Ziel sowohl eine energieautarke Versorgungs- und Steuerungseinheit zur Schaltung electrochromer Folien als auch die Anbindung dieser Einheit an das Internet der Dinge, Gebäudesteuerung, etc. zu entwickeln.

Nachhaltige Nullemissions-Fabrik

Die Solvis Energiesysteme GmbH & Co. KG errichtet einen Industriebau, der vollständig auf Basis erneuerbarer Energien mit Wärme und Elektrizität versorgt wird, das heißt die Energiebilanz dieses Baus ist klimaneutral. Aufgrund seiner Vergrößerung braucht das Unternehmen neue Betriebsräume. Der Neubau wird als Demonstrationsprojekt für ökologischen Industriebau errichtet. Die Energieversorgung des Betriebs- und Firmengebäudes wird zu 30 Prozent über Solarenergie gewährleistet. Dazu werden 250 Quadratmeter Solarkollektoren und 600 Quadratmeter Photovoltaik eingesetzt. Der restliche Strom- und Wärmebedarf wird mit einem Rapsöl-Blockheizkraftwerk bereitgestellt. Das Konzept sieht außerdem vor, den standardmäßigen Heizenergieverbrauch des Gebäudes um rund 80 Prozent zu reduzieren. Dies soll vor allem dadurch erreicht werden, dass Be- und Entladezonen innerhalb des neuen Gebäudes liegen und somit zu geringeren Wärmeverlusten führen. Die Ein- und Ausfahrt der LKW soll über gut gedämmte oder seitlich verschiebbare Tore erfolgen. Das Unternehmen will den Strombedarf u. a. durch Tageslichtnutzung, den Einsatz von dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten sowie von Motoren mit stufenloser Drehzahlregelung und durch energieeffizientere Umwälzpumpen um 106 Megawatt pro Jahr senken. Durch den Einsatz der regenerativen Energieträger sowie energieeinsparender Maßnahmen kann auf die Nutzung fossiler Energieträger verzichtet werden. Dadurch vermindert sich der Ausstoß von Treibhausgasen um mehr als 460 Tonnen pro Jahr.

Energieoptimiertes Bauen: Fachausstellung, Symposium, Handwerkerseminare

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