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Nachwachsende Rohstoffe

Der Aufgabenschwerpunkt "Nachwachsende Rohstoffe" umfasst die Erarbeitung von Empfehlungen zur Rohstoffbereitstellung für die Energiegewinnung und technische Produktherstellung (z.B. Dämmstoffe, Biokraftstoff, Biogas) sowie die Umsetzung und Begleitung der Forschungsförderung. Zu den nachwachsenden Rohstoffe gehören z.B. schnellwachsende Hölzer, Chinaschilf, Getreide, Roggen, Hanf, Faserpflanzen, Energiepflanzen, Winterraps, halm- und holzartige Biomasse. Unter dem Begriff nachwachsende Rohstoffe werden Produkte pflanzlicher und tierischer Herkunft zusammengefasst, die im Nicht-Nahrungs- und Nicht-Futtermittelsektor verwertet werden. Nachwachsende Rohstoffe umfassen - Nebenprodukte der Land- und Forstwirtschaft (z. B. Stroh, Holz aus Waldpflege, Biomasse aus der Landschaftspflege), - Pflanzen aus dem landwirtschaftlichen Anbau (z. B. öl- und stärkehaltige Pflanzen, ein- und mehrjährige Gräser, Faserpflanzen, Heil-, Gewürz- und Aromapflanzen) sowie - unbehandelte Abfallstoffe der Biomasseverarbeitung (Bau- und Industrierestholz, Hobel- und Sägespäne etc.). Zunehmende Bedeutung erlangen sie vor allem vor dem Hintergrund des steigenden Energiebedarfs, der Endlichkeit fossiler Rohstoffe und der CO2-Anreicherung der Atmosphäre.

Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts, Teilvorhaben: Vorbehandlung von Reststoffen der Hanffaserproduktion und Prozesskettenentwicklung für die energetische Verwertung

Die Hanfindustrie hat sich in den vergangenen Jahren aufgrund neuer politischer Rahmenbedingungen und innovativer Produktfelder zu einem stark wachsenden Wirtschaftsbereich entwickelt. Hanfprodukte werden in der Lebensmittel-, Pharma-, Automobil-, Bau-, Textil und Papierindustrie eingesetzt. Das stärkste Wachstum der Hanfindustrie findet in der Produktion von Lebensmittel- und Lebensmittelzusätzen aus Hanfsamen, Hanf- und CBD-Ölen statt. Als Nebenprodukte fallen in diesen Wirtschaftsbereichen Extraktionsreste an, für die es derzeit nur bedingt Verwertungsmöglichkeiten gibt. In der industriellen Hanffaserproduktion werden aus getrocknetem Hanfstroh hochwertige Naturfasern gewonnen, die z.B. im Fahrzeugleichtbau zur Herstellung von Fahrzeugarmaturen und Verkleidungen eingesetzt werden. Hanffasern sind darüber hinaus ein etabliertes ökologisches Dämmstoffmaterial. Hanfdämmstoffe zeichnen sich durch eine bessere CO2 Bilanz gegenüber konventionellen Dämmstoffmaterialien wie Mineralwolle oder Styropor aus und bieten die Möglichkeit CO2 über mehrere Jahrzehnte im Dämmstoff zu fixieren. Im Dämmstoffherstellungsverfahren fallen neben dem Hauptprodukt Hanffasern im etwa gleichen Umfang zellulosehaltige Reststoffe an, die derzeit nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich genutzt werden. Im Hinblick auf eine zunehmende regenerative Energieversorgung sowie knapper werdender Ressourcen bzw. der kritischen Diskussion um den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energiegewinnung kommt der Erschließung biogener Rest- und Abfallstoffe für die Erzeugung effizienter, speicherbarer, flexibler und dezentraler Bioenergieträger zunehmende Bedeutung zu. Im Vorhaben HanfNRG sollen energetischen Nutzungsoptionen von Reststoffen der Hanfverarbeitung untersucht werden zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik.

Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts

Die Hanfindustrie hat sich in den vergangenen Jahren aufgrund neuer politischer Rahmenbedingungen und innovativer Produktfelder zu einem stark wachsenden Wirtschaftsbereich entwickelt. Hanfprodukte werden in der Lebensmittel-, Pharma-, Automobil-, Bau-, Textil- und Papierindustrie eingesetzt. Das stärkste Wachstum der Hanfindustrie findet in der Produktion von Lebensmittel- und Lebensmittelzusätzen aus Hanfsamen, Hanf- und CBD-Ölen statt. Als Nebenprodukte fallen in diesen Wirtschaftsbereichen Extraktionsreste an, für die es derzeit nur bedingt Verwertungsmöglichkeiten gibt. In der industriellen Hanffaserproduktion werden aus getrocknetem Hanfstroh hochwertige Naturfasern gewonnen, die z.B. im Fahrzeugleichtbau zur Herstellung von Fahrzeugarmaturen und Verkleidungen eingesetzt werden. Hanffasern sind darüber hinaus ein etabliertes ökologisches Dämmstoffmaterial. Hanfdämmstoffe zeichnen sich durch eine bessere CO2 Bilanz gegenüber konventionellen Dämmstoffmaterialien wie Mineralwolle oder Styropor aus und bieten die Möglichkeit CO2 über mehrere Jahrzehnte im Dämmstoff zu fixieren. Im Dämmstoffherstellungsverfahren fallen neben dem Hauptprodukt Hanffasern im etwa gleichen Umfang zellulosehaltige Reststoffe an, die derzeit nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich genutzt werden. Im Hinblick auf eine zunehmende regenerative Energieversorgung sowie knapper werdende Ressourcen bzw. der kritischen Diskussion um den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energiegewinnung kommt der Erschließung biogener Rest- und Abfallstoffe für die Erzeugung effizienter, speicherbarer, flexibler und dezentraler Bioenergieträger zunehmende Bedeutung zu. Im Vorhaben HanfNRG sollen energetischen Nutzungsoptionen von Reststoffen der Hanfverarbeitung untersucht werden zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik.

Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts, Teilvorhaben: Vergleichende Untersuchung der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen

Die Hanfindustrie hat sich in den vergangenen Jahren aufgrund neuer politischer Rahmenbedingungen und innovativer Produktfelder zu einem stark wachsenden Wirtschaftsbereich entwickelt. Hanfprodukte werden in der Lebensmittel-, Pharma-, Automobil-, Bau-, Textil- und Papierindustrie eingesetzt. Das stärkste Wachstum der Hanfindustrie findet in der Produktion von Lebensmittel- und Lebensmittelzusätzen aus Hanfsamen, Hanf- und CBD-Ölen statt. Als Nebenprodukte fallen in diesen Wirtschaftsbereichen Extraktionsreste an, für die es derzeit nur bedingt Verwertungsmöglichkeiten gibt. In der industriellen Hanffaserproduktion werden aus getrocknetem Hanfstroh hochwertige Naturfasern gewonnen, die z.B. im Fahrzeugleichtbau zur Herstellung von Fahrzeugarmaturen und Verkleidungen eingesetzt werden. Hanffasern sind darüber hinaus ein etabliertes ökologisches Dämmstoffmaterial. Hanfdämmstoffe zeichnen sich durch eine bessere CO2 Bilanz gegenüber konventionellen Dämmstoffmaterialien wie Mineralwolle oder Styropor aus und bieten die Möglichkeit CO2 über mehrere Jahrzehnte im Dämmstoff zu fixieren. Im Dämmstoffherstellungsverfahren fallen neben dem Hauptprodukt Hanffasern im etwa gleichen Umfang zellulosehaltige Reststoffe an, die derzeit nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich genutzt werden. Im Hinblick auf eine zunehmende regenerative Energieversorgung sowie knapper werdende Ressourcen bzw. der kritischen Diskussion um den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energiegewinnung kommt der Erschließung biogener Rest- und Abfallstoffe für die Erzeugung effizienter, speicherbarer, flexibler und dezentraler Bioenergieträger zunehmende Bedeutung zu. Im Vorhaben HanfNRG sollen energetischen Nutzungsoptionen von Reststoffen der Hanfverarbeitung untersucht werden zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik.

Asset-minimale Systemführung mit integrierten Multi-Terminal DC-Netzen: Bestimmung des Systemzustands, Teilvorhaben: AC-DC-Systemschutz zur optimalen Asset-Auslastung

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von innovativen Funktionen zur Ermittlung und Bewertung des Systemzustands eines integrierten AC-DC-Übertragungsnetzes mit hohem Anteil an erneuerbarer Energieerzeugung. Im Sinne einer Asset-minimalen Systemführung wird untersucht, welche Aufgaben insbesondere die HGÜ-Umrichterstationen in einem derartigen komplexen AC-DC-System übernehmen können und müssen. Die durch die Regelbarkeit selbstgeführter Umrichter bestehenden Freiheitsgrade sollen bestmöglich in der Systemführung eingesetzt werden können und dadurch nicht nur die zur Verfügung stehenden Lösungsoptionen erweitern, sondern überdies zu einem effizienten Betrieb beitragen. Ziel ist die Erarbeitung eines Verfahrens des AC-DC-System-schutzes zur kurzzeitigen thermischen Höherauslastung der Betriebsmittel von Netzebene 1 und 0, die Identifikation von Netzereignissen als Trigger für den AC-DC-Systemschutz, ein Verfahren zur Besicherung der kurativen Maßnahmen im AC- und DC-Netzparallelbetrieb. Die Evaluierung der Beschränkungen durch die Stations- und Netzleittechnik spielen eine erhebliche Rolle für die Umsetzung des Schutzkonzeptes und müssen erfasst wer-den. Ergebnis sind die abgeschätzten Verzögerungszeiten durch die IKT-Infrastruktur. Die entwickelten Methoden sowie Modelle werden in einer Off-line-Simulation auf ihre Praxistauglichkeit hin bewertet.

Praxishilfe Klimaschutz in der kommunalen Planung; Gestaltungsoptionen für eine klimagerechte Siedlungsstruktur

Erneuerbare Energien, Flächen- und Ressourcenschutz sind wichtiger Bestandteil der klima- und umweltpolitischen Programme und Strategien des Bundes. Einen signifikanten Beitrag zur Minderung klimarelevanter Emissionen leisten energiesparende und energieeffiziente Raum- und Siedlungsstrukturen (z.B. durch reduzierte Zersiedelung und gut gestaltete hohe bauliche Dichte). Ziel des Vorhabens ist es, aufzuzeigen, welche klimaschutzbezogenen Gestaltungsmöglichkeiten mittels des bestehenden formalen und informellen Instrumentariums des Bauplanungsrechts und das besondere Städtebaurecht für eine klimagerechte Entwicklung kompakter Siedlungsstruktur für Kommunen bestehen. Schwerpunkt des Vorhabens sind planerische und flächenbezogene Fragestellungen zur Unterstützung des nachhaltigen Ausbaus erneuerbarer Energien. Hierzu sind ausgewählte Sparten der erneuerbaren Energiegewinnung mittels bundesweit recherchierter kommunaler Fallstudien, z.B. im Bereich Photovoltaik, Wärme-/Kälteversorgung einschließlich formaler und informelle Ansätze/Konzepte zu identifizieren, um Fragen der klimaschonenden Versorgung zu untersuchen. Hierzu gehören z.B. auch quartiersbezogene Maßnahmen des Stadtumbaus, z.B. Energie- und Wärmeversorgungssysteme, Gebäudeausrichtung/-kompaktheit für maximale Wärmegewinne sowie Mobilität. Hintergrund sind Aktualisierungen des Bau- und Planungsrechts (2011 & 2013), des Energierechts (z.B. GEG 2020). Weitere umweltbezogene fachrechtliche Regelungen, z.B. WHG, sind auch zu betrachten. Das schließt das Anpassungserfordernis von Bauleitplänen an Ziele der Raumordnung mit ein. Ergebnis ist eine praxisorientierte Handreichung für die kommunale Ebene mit Fokus auf die Verknüpfung planerischer und v.a. energiefachlicher Belange sowie weiterer fachrechtlicher Regelungen. Wesentliche Ansatzpunkte der Verknüpfung zwischen bestehenden Bauplanungs- und energiefachlichen sowie weiteren fachrechtlichen Regelungen sind kompakt und anschaulich zu illustrieren.

Entwicklungspfade urbaner Energiesysteme hin zu Klimaneutralität: Open-Source-Tool für die Charakterisierung und Analyse lokaler Wärmeversorgungssysteme in Quartieren, Teilvorhaben: Zeitlich hochaufgelöste Wärme- und Kältenachfrageprofile, Abwärmepotenziale und Szenarioanalyse

Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur Herstellung von CFC-Tiegeln zur Silizium-Einkristallzucht, EffTiSi - Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur Herstellung von CFC-Tiegeln zur Silizium-Einkristallzucht

Energieeffiziente automatisierbare Fertigungstechnologie energieeffizienter modularer nachhaltiger Leichtbaugebäude, Teilvorhaben: Entwicklung energieeffizienter und robotergestützt installierbarer Klimatisierungslösungen für modulare Gebäude unterschiedlicher Nutzungsarten

Optimierung einer betrieblichen Biogasanlage zur Erzeugung von Elektro- und Thermoenergie aus Guelle und nachwachsenden Rohstoffen

Die 1993 in Kraft getretene TA Siedlungsabfall schreibt fuer anfallende Bioabfaelle eine biologische Behandlung durch die entsorgungspftichtige Koerperschaft vor. Eine weitgehende Inertisierung wird bei gleichzeitigem Energiegewinn mit Hilfe von Biogasverfahren erreicht. Diese regenerative Energieerzeugung soll durch Einsatz nachwachsender Rohstoffe als Zuschlagstoff von unregelmaessig anfallenden Abfallzuschlagstoffen unabhaengig werden. Die nachwachsenden Rohstoffe koennen im Rahmen des Flaechenstillegungsplanes auf stillgelegten Iandwirtschaftlichen Flaechen angebaut und zur Verbesserung der Lagerfaehigkeit sowie zur Erhoehung der Biogasausbeute siliert werden. Durch Anreicherung von Guelle mit Lebensmittelabfaellen laesst sich von einer Freiland-Biogasanlage die Raumbelastung von 1,5 auf 7 kg OTS/m3 steigern und die erzeugte Elektro- und Thermoenergie um etwa das Sechsfache erhoehen. Die aus zwei einstufigen 500 mn Biogasreaktoren bestehende Anlage entsorgt 50 mn/d Guelle und 10 mn/d kommunale und gewerbliche Abfaelle. Zur weiteren Optimierung der Guelleanreicherung sowie zur kontinuierlichen Auslastung der Anlage und Energieerzeugung werden als Zuschlagstoffe nachwachsende Rohstoffe wie Knaulgras und geeignete Silierungsverfahren untersucht. Die Freiland-Biogasanlage ist von der Fa. Biophil durch eine Abfallvorbehandlungsanlage erweitert worden und wird in Kooperation mit der TFH weiter optimiert. Die Versuche zur Auswahl und Vorbehandlung der Guellezuschlagstoffe werden in Biogaslaboranlagen durchgefuehrt und ausgewaehlte Ansaetze in der Freilandanlage ueberprueft.

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