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Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in der Produktionskette Milchvieh zur Minderung von Treibhausgasemissionen, Teilprojekt E

Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in der Produktionskette Milchvieh zur Minderung von Treibhausgasemissionen, Teilprojekt C

Aktionsprogramm: Modellvorhaben der Raumordnung (MORO), Regionale Energiekonzepte als strategisches Instrument der Landes- und Regionalplanung

Die notwendigen Anpassungsmaßnahmen der Energieversorgung im Rahmen des Energiepaktes erfordern den Ausbau der erneuerbaren Energien, die Steigerung der Energieeffizienz sowie die Senkung des Energieverbrauchs. Im Rahmen regionaler Energiekonzepte können der Energieverbrauch, aber auch Einspar- und Erzeugungspotenziale ermittelt sowie energiepolitische Strategien für die Region entwickelt werden. Der Landes- und Regionalplanung kommt dabei aufgrund der Flächenrelevanz einiger erneuerbarer Energien, aber auch als regionaler Koordinator eine besondere Rolle zu. Regionale Energiekonzepte gelten als wichtiges Planungsinstrument, das neben den Ausbaupotenzialen für erneuerbare Energien auch Empfehlungen für die Energieeinsparung sowie die Steigerung der Energieeffizienz beinhaltet. Dabei nimmt die Regionalplanung eine zentrale Rolle ein, da sie nicht nur für die Ausweisung und räumliche Konkretisierung benötigter Flächen zuständig ist, sondern auch als Mittler zwischen den Interessen der Kommunen und den übergeordneten Zielen des Bundes und der Länder im Gegenstromprinzip wirkt. Zielsetzung und Gegenstand des Modellvorhabens: Gegenstand des Modellvorhabens sind die Anwendung und Umsetzung bereits vorliegender regionaler Energiekonzepte. Dabei sollen unterschiedliche erneuerbare Energieoptionen, Energieeffizienz, Netz- und Speicherinfrastrukturen sowie formelle und informelle Verfahren zur Umsetzung der Energiewende auf regionaler Ebene im Vordergrund stehen. Die Regionalplanung dient in diesem Zusammenhang als Schnittstelle zwischen Landes- und Bundesvorgaben sowie kommunalen Interessen, die die zunehmend dynamischen Entwicklungen des Einsatzes erneuerbarer Energien und Effizienzmaßnahmen auf der kommunalen und regionalen Ebene ebenso in den Blick nimmt, wie Ausbauziele und energietechnische Fragestellungen. In fünf Modellregionen sollen bis Ende 2014 Lösungsansätze zur Umsetzung, Weiterentwicklung oder Überprüfung vorliegender Energiekonzepte untersucht werden. Dabei werden auch die Möglichkeiten der Integration in die Regionalplanung berücksichtigt. Das Instrument des regionalen Energiekonzepts und dessen Bausteine sollen auf dieser Grundlage für alle Beteiligten weiterentwickelt und etabliert werden. Neben übertragbaren Ergebnissen für andere Regionen stehen ebenfalls Handlungsempfehlungen für die Bundes- und Landespolitik im Vordergrund des Vorhabens. Durchgeführt wird das Modellvorhaben unter wissenschaftlicher Begleitung des Fachgebietes Ver- und Entsorgungssysteme (VES) der Fakultät Raumplanung an der Technischen Universität Dortmund unter der Leitung von Prof. Dr. Tietz in Zusammenarbeit mit BPW baumgart+partner, Stadt- und Regionalplanung als MORO-Geschäftsstelle sowie MUT Energiesysteme, Gesellschafter der Klima- und Energieeffizienzagentur (KEEA). (Text gekürzt)

Untersuchung der katalytischen Prozesse in Elektrolyse- und Synthesereaktionen (im Verbundprojekt: Entwicklung eines tubularen Dampf-Elektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese)

Im Rahmen der in Deutschland stattfindenden Energiewende werden zur Substituierung fossiler Energieträger zunehmend erneuerbare Energien eingesetzt. Die regelmäßige Verfügbarkeit dieser Energiequellen ist nur bei einem kleinen und kaum erweiterbaren Teil, hauptsächlich der Wasserkraft und der Biomasseverwertung, gegeben. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger der erneuerbaren Energien (Wasserstoffwirtschaft) erscheint aufgrund hoher Anfangsinvestitionen zur Umrüstung der auf Kohlenwasserstoffen basierenden Energieinfrastruktur sowie der geringen volumetrischen Energiespeicherdichte des Wasserstoffs problematisch. Eine interessante Möglichkeit zur Lösung der Speicherproblematik bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorhandenen Infrastruktur besteht in der Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid und Elektrolyse-Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Durch eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid lassen sich in Folge CO2 ?Emissionen mindern, und CO2 wird dadurch in einem Kreislauf genutzt, ohne dass die Atmosphäre durch zusätzliche Emissionen belastet wird. Für die Umsetzung dieses Konzepts müssen geringe Systemkosten bei hohen Wirkungsgraden erreicht werden. Beide Kriterien sprechen für die Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff für eine anschließende Kohlenwasserstoffsynthese. Bisher wurden in Hochtemperatur?Elektrolyseuren sauerstoffleitende Elektrolyte verwendet. Das Teilvorhaben der Professur für Technische Thermodynamik innerhalb des Verbundprojektes umfasst die Charakterisierung der eingesetzten Katalysatoren sowie deren Wirkungsweise und die Untersuchung der katalytischen Prozesse mit experimentellen Methoden. Damit soll der Gesamtprozess hinsichtlich der Katalysatoren optimiert werden.

Natrium-Ionen-Batterien - Komponentenentwicklung und angepasstes Recycling, NaKlaR - Natrium-Ionen-Batterien - Komponentenentwicklung und angepasstes Recycling

Solare Energien für klimaneutrale Bestandsquartiere - ein ganzheitlicher Systemansatz am Beispiel des historischen Adlerareals, Teilvorhaben: Denkmalgerechte Umsetzung für die syst. Kopplung und den Betrieb innovativer Komponente

Im Vorhaben 'SEKB-Adlerareal' werden bekannte wie auch in Teilen weiter oder neu zu entwickelnden Komponenten zur Gewinnung, Nutzung und Speicherung von Umweltenergien zum Einsatz gebracht und durch eine thermische und intelligente Vernetzung zusammengeführt, um in einem systemischen Gesamtansatz die klimaneutrale Wärmeversorgung des 'Kleinstquartiers Adlerareal' zu realisieren. Ziel ist es, die aufeinander auf die gebäude- und quartiersspezifischen Systemanforderungen abzustimmenden Komponenten so anzupassen, weiterzuentwickeln, realmaßstäblich zu skalieren und umzusetzen, dass nicht nur eine bilanzielle, sondern eine über den ganzen Jahresverlauf hinweg klimaneutrale Versorgung des Kleinstquartiers auf der Basis der Gewinnung, Nutzung und Speicherung der auf dem Gelände des 'Adlerareals' verfügbaren erneuerbaren Energien sicherzustellen. Die Jako Baudenkmalpflege legt ihren Bauvorhaben schon heute zugrunde, dass diese den Forderungen nach Ressourcenschonung und Klimaneutralität folgen. Im Verbundvorhaben 'SEKB Adlerareal' wird erstmals der Ansatz verfolgt, dass Kleinstquartier weitestgehend allein mit den auf den Dachflächen anfallenden Solarenergien und der hier während der Heizperiode zu beziehenden Umweltwärme mit Hilfe eines ganzheitlichen Systemansatzes zu versorgen. Dies erfordert, diverse Komponenten zur Gewinnung, Nutzung und Speicherung von solaren Energien und Umweltwärme, die lokal im Kleinstquartier auf den Dachflächen anfallen, zusammenzuführen. Die intensive Zusammenarbeit mit den Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft bietet der JaKo Baudenkmalpflege GmbH große Chancen, den Erfahrungsschatz und die Kompetenzen ihrer hauseigenen Spezialisten im Vorhaben deutlich zu erweitern, um künftig stärker als bislang systemische Lösungsansätze für klimaneutrale Quartiere im Markt realisieren zu können.

Solar getriebene Energieversorgungskonzepte für die Keramikindustrie, Teilvorhaben: Dekarbonisierung des keramischen Brennprozesses

Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese Energiesystems mit Integration erneuerbarer Energiequellen und Abwärme

Die TU Darmstadt strebt eine drastische und zeitnahe Reduktion der Treibhausgasemissionen an. Zu diesem Ziel wurden im Rahmen der Vorgängerprojekte EnEff Campus Lichtwiese I und II Maßnahmen theoretisch und praktisch untersucht und umgesetzt. Nachdem in Phase II bereits Einzelmaßnahmen umgesetzt und hinsichtlich ihres Einflusses auf die effiziente Energieversorgung des Campus bewertet wurden, erfolgt in Phase III die physische und digitale Integration dieser und weiterer Maßnahmen, die aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase II geplant werden, in das Energiesystem des Quartiers. Der Fokus liegt dabei auf der Integration CO2-freier Energiequellen und wird aus drei verschiedenen Perspektiven untersucht. Durch die Umsetzung einer elektrischen Energiezelle wird eine PV-Anlage mit Flexibilitäten und einem Batteriespeicher kombiniert um deren Erzeugung effektiv in einem Subquartier und im gesamten Campus zu integrieren. In einem weiteren Subquartier steht der Verbund von Abwärme aus mehreren Quellen, Solarthermie und einem geothermischen Speicher zur Nutzung in Bestandsgebäuden im Fokus. Dabei wird auch bewertet, wie geringinvasive Maßnahmen im Gebäudebestand umgesetzt werden können, um Wärme aus CO2-freien Quellen dort nutzbar zu machen. Durch den aktiven Digitalen Zwilling werden einzelne Komponenten anhand einer mathematisch optimalen Betriebsstrategie automatisiert gesteuert. Neben der Integration der genannten Energiespeicher werden auch bereits vorhandene thermische und elektrische Flexibilitäten regelungstechnisch nutzbar gemacht. Alle Umsetzungsmaßnahmen und ihre Interaktion werden im realen Betrieb erprobt und auf ihr Skalierungspotential hin untersucht. Das Projekt wird von einem interdisziplinären Forschungsteam aus vier Fachrichtungen sowie dem Baudezernat bearbeitet. Durch die Beteiligung des Baudezernats ist die dauerhafte Nutzung der Projektergebnisse gewährleistet. Damit wird das Projekt die TU Darmstadt auf dem Weg zur Klimaneutralität unterstützen.

Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese Energiesystems mit Integration erneuerbarer Energiequellen und Abwärme, Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese Energiesystems mit Integration erneuerbarer Energiequellen und Abwärme

Die TU Darmstadt strebt eine drastische und zeitnahe Reduktion der Treibhausgasemissionen an. Zu diesem Ziel wurden im Rahmen der Vorgängerprojekte EnEff Campus Lichtwiese I und II Maßnahmen theoretisch und praktisch untersucht und umgesetzt. Nachdem in Phase II bereits Einzelmaßnahmen umgesetzt und hinsichtlich ihres Einflusses auf die effiziente Energieversorgung des Campus bewertet wurden, erfolgt in Phase III die physische und digitale Integration dieser und weiterer Maßnahmen, die aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase II geplant werden, in das Energiesystem des Quartiers. Der Fokus liegt dabei auf der Integration CO2-freier Energiequellen und wird aus drei verschiedenen Perspektiven untersucht. Durch die Umsetzung einer elektrischen Energiezelle wird eine PV-Anlage mit Flexibilitäten und einem Batteriespeicher kombiniert um deren Erzeugung effektiv in einem Subquartier und im gesamten Campus zu integrieren. In einem weiteren Subquartier steht der Verbund von Abwärme aus mehreren Quellen, Solarthermie und einem geothermischen Speicher zur Nutzung in Bestandsgebäuden im Fokus. Dabei wird auch bewertet, wie geringinvasive Maßnahmen im Gebäudebestand umgesetzt werden können, um Wärme aus CO2-freien Quellen dort nutzbar zu machen. Durch den aktiven Digitalen Zwilling werden einzelne Komponenten anhand einer mathematisch optimalen Betriebsstrategie automatisiert gesteuert. Neben der Integration der genannten Energiespeicher werden auch bereits vorhandene thermische und elektrische Flexibilitäten regelungstechnisch nutzbar gemacht. Alle Umsetzungsmaßnahmen und ihre Interaktion werden im realen Betrieb erprobt und auf ihr Skalierungspotential hin untersucht. Das Projekt wird von einem interdisziplinären Forschungsteam aus vier Fachrichtungen sowie dem Baudezernat bearbeitet. Durch die Beteiligung des Baudezernats ist die dauerhafte Nutzung der Projektergebnisse gewährleistet. Damit wird das Projekt die TU Darmstadt auf dem Weg zur Klimaneutralität unterstützen.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Virtuelle Kraftwerksstrukturen im humanitären und sozialen Kontext

Um in Zeiten der Energiewende menschlichen Bedürfnissen im Alter gerecht zu werden, stellen wir in unserem Teilprojekt den Bewohner in den Mittelpunkt. Im Rahmen des Gesamtprojektes ermöglichen wir älteren Menschen innerhalb der 30 geplanten Wohneinheiten ein lebenswertes, digital unterstütztes Umfeld, in dem ein selbstständiges Agieren im Alltag trotz altersbedingter Einschränkungen problemlos möglich ist. Dieses Ziel erreichen wir mit smarten AAL-Ansätzen (Ambient Assisted Living) und selbst-lernenden Algorithmen, die die Bedürfniserfüllung der Bewohner im zentralen Fokus haben. Für eine erweiterte Unterstützungspalette bzw. die Schaffung eines bedürfnisgerechten Umfeldes ist die Integration von Pflegedienstleistungen und digitalen Hilfestellungen in unterschiedler Ausführung geplant. Somit schaffen wir Mehrwerte bei der Selbstorganisation und Selbsthilfe der Bewohner im Alltag.

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