Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.
JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Wesentliche Ziele dieses Teilprojektes sind Mitgestaltung, Weiterentwicklung und Einbindung von gebäudeinternen IKT-Infrastrukturen, die bis auf Raumebene von Wohn- und Gewerbenutzeinheiten herabreichen. Der Fokus liegt auf Ausbau wohnungsinterner Infrastruktur, die sich wesentlich und gleichzeitig nach den objektiven Bedürfnissen einer demographisch alternden Gesellschaft und den Erfordernissen effektiver Sektorenkopplung ausrichtet. Diese 'Intelligenten IT-Infrastrukturen', IITI, sollen sowohl multiple Mess- und Regelprozesse und variable Dienstleistungen tragen können sowie Schnittstellen und Kommunikation, sowohl zwischen Nutzer und technischen Systemen als auch hin zum Verbund übergeordneter Systeme wie einem virtuellen Kraftwerk, bieten.
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)
Zielsetzung:
Batterien spielen eine entscheidende Rolle in der Transformation der (Strom-)Wirtschaft zu einer CO2 neutralen Zukunft. Die Emissionsreduktion hängt primär vom vorliegenden Strom- bzw. Energiemix ab. Einerseits für den Energieaufwand während der Erzeugung, andererseits während ihres Betriebs. Überdies dürfen CO2 Emissionen für die Erzeugung, Raffinierung und den Transport von Grundmaterialien nicht vernachlässigt werden. Hier setzen die in diesem Projekt beschriebenen Innovationen an. Aktuelle State-of-the-Art LIB Batterien verwenden einerseits nicht weltweit geläufige Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit. Diese Rohstoffe werden primär in China raffiniert. Die so hergestellten Ausgangsmaterialien werden dann ihrerseits erneut über weite Strecken transportiert. Anodenseitig wird aktuell Graphit verwendet. Beispielsweise stammen sowohl natürlicher (74%) als auch synthetischer Graphit (51%) primär aus China, weswegen chinesische Exportrestriktionen auf diesen essentiellen Zellbestandteil ein zusätzliches Hemmnis für die europäische LIB Technologie darstellen. Zusätzlich bedürfen LIB Batterien deutlich mehr CO2 in der Herstellung aufgrund der Anforderung an die Trockenräume, was bei NIB zumindest mit zusätzlicher Forschung deutlich reduzierbar wäre. Im Gegensatz dazu beruhen die Materialien für hier entworfene NIB auf weltweit geläufigen Mengenrohstoffen, was sowohl Kosten, CO2 Emissionen, Umweltbelastungen, und eben auch Abhängigkeiten von außereuropäischen Ländern minimiert.
Für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Wirtschaft sind billige Energiespeicher essenziell. Seit langem werden in den Roadmaps NIB als die beste Zukunftstechnologie bezeichnet, um möglichst kostengünstige Energiespeicher zu bauen. Daher wurde ein Konzept der vertikalen Integration entlang der Wertschöpfungskette erarbeitet, dass mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit, binnen von zwei Jahren zu einem NI-Batteriepack Prototyp führen soll. Der große Vorteil darin besteht in der raschen Weitergabe von Innovationssprüngen an den Prototypen und eventuellen Produkten. Die Zielsetzung ist eine Zelle mit einer Energiedichte von 180 Wh/kg zu entwickeln, welche dann in Endanwendungen wie Gabelstapler, Heimspeicher, und stationäre Speicher eingesetzt werden kann. Durch den angestrebten niedrigen Preis pro kWh für NIB’s sind alle Anwendungen mit einer niedrigen bis mittleren Energiedichte denkbar.
Fazit:
In diesem Projekt wurde eine Methode entwickelt, um Mangan-dotiertes preussisch Weiss deutlich langlebiger zu machen - mit Zyklenzahlen, die man auch von Lithium-Eisen-Phosphat Akkus kennt, die schon bisher als sehr langlebig gelten. Durch die Erhöhung Spannung können der wesentliche Nachteil der geringeren Energiekapazität von preussisch Weiss mitigiert werden. Das so entstandene Material kann nicht nur LFP, sondern auch NiCd und Blei-Säure Batterien ersetzen.