Karst aquifers constitute important freshwater resources, but are challenging to manage and to protect, because of their unique hydraulic structure and behaviour, representing continuous challenges for research and development. Karst aquifers are widespread and contribute to freshwater supply of most Mediterranean countries and many cities are supplied by karst water, e.g., Rome, Vienna, Montpellier and Beirut. These land surfaces correspond to the main recharge zones of karst aquifers, which are often hydraulically connected over large areas and are highly vulnerable to contamination. The preparation of the Mediterranean Karst Aquifer Map (MEDKAM) generally followed the workflow used for the World Karst Aquifer Map (WOKAM). A new lithological classification has been developed for the MEDKAM, similar to that of the WOKAM, which groups the geological units into four meaningful hydrogeological units: 1). Karst aquifers in sedimentary and metamorphic carbonate rocks. 2). Karst aquifers in evaporite rocks. 3). Various hydrogeological settings in other sedimentary and volcanic formations (karst aquifers are possibly present at depth). 4). Local, poor and shallow aquifers in other metamorphic rocks and igneous rocks (no karst aquifers present at depth).
Das Projekt umfasst angewandte Forschung und Entwicklung für die effiziente und nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse (AEL). Das Hauptziel ist die Entwicklung und Validierung von beschleunigten Belastungstests (AST) für Raney-Nickel-Kathoden und Zirkonium-Diaphragmen. Diese AST-Methoden sollen die Forschungs- und Validierungszyklen deutlich verkürzen, um langlebige und effiziente Elektrolyseure auf den Markt zu bringen. Ziel ist es, den Markthochlauf der Elektrolyse zu beschleunigen und Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland zu sichern und auszubauen. Die Partner - Oberland Mangold (OM), McPhy, DITF und ZSW - bringen umfangreiche Vorarbeiten und eine breite Infrastruktur in das Projekt ein. Für die Nickel-Aluminium(NiAl)-Beschichtung der Kathoden setzt OM ein innovatives Beschichtungsverfahren (TPT, thermal post treatment) ein und optimiert es im Hinblick auf Serienproduktion, Langzeitstabilität und Kosteneffizienz. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Elektrolytqualität, um die Degradation der AEL-Zelle bzw. des Stacks zu minimieren. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des gesamten Elektrolyseurs zu verlängern und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken. Im Teilvorhaben des ZSW liegt der Fokus auf der Entwicklung einer AST-Methode für Raney-Nickel-Kathoden. Hierfür werden TPT-beschichtete Kathoden von OM in einer Elektrolysezelle mit einem Nickel-Substrat als Anode und einem Zirfon-Diaphragma als Separator unter AEL-Bedingungen betrieben, die außerhalb des normalen Betriebsfensters liegen. Als Referenz dient ein Langzeitversuch unter realen Belastungsbedingungen (ADT), der sowohl auf Zellebene als auch auf Stackebene (Stack mit 100cm² Zellfläche) durchgeführt wird. Die entwickelte AST-Methode soll schließlich auf Stackebene übertragen werden, indem der Versuchsstack unter AST-Bedingungen betrieben wird. Durch den Stackbetrieb können Stack- und System-spezifische Einflüsse berücksichtigt werden.
Das gemeinsame Projekt umfasst angewandte Forschung und Entwicklung für die effiziente und nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse (AEL). Das Hauptziel ist die Entwicklung und Validierung von beschleunigten Belastungstests (AST) für Raney-Nickel-Kathoden und Zirkonium-Diaphragmen. Diese AST-Methoden sollen die Forschungs- und Validierungszyklen deutlich verkürzen, um langlebige und effiziente Elektrolyseure auf den Markt zu bringen. Ziel ist es, den Markthochlauf der Elektrolyse zu beschleunigen und Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland zu sichern und auszubauen. Die Partner - Oberland Mangold (OM), McPhy, DITF und ZSW - bringen umfangreiche Vorarbeiten und eine breite Infrastruktur in das Projekt ein. Für die Nickel-Aluminium(NiAl)-Beschichtung der Kathoden setzt OM ein innovatives Beschichtungsverfahren (TPT, thermal post treatment) ein und optimiert es im Hinblick auf Serienproduktion, Langzeitstabilität und Kosteneffizienz. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Elektrolytqualität, um die Degradation der AEL-Zelle bzw. des Stacks zu minimieren. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des gesamten Elektrolyseurs zu verlängern und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken. Im Teilvorhaben der DITF werden künstliche Schadensbilder an Diaphragmen erzeugt und untersucht. Aus dem Abgleich mit den Schadensbildern der im Elektrolyseurgebrauch gealterten Membranen mit den künstlich gealterten Membranen soll untersucht werden ob die Alterungsmethoden relevante und realistische Schadensbilder in kurzer Zeit erzeugen können (beschleunigte Belastungstest). Die Entwicklung der dafür benötigten Alterungsmethoden bilden, zusammen mit den dafür benötigten analytischen Methoden, den Kern der Arbeiten der DITF.
Um dem Klimawandel zu begegnen, ist das Ziel, die Technologie für eine stabile, sichere und CO2-neutrale Energieversorgung einer mittelgroßen Stadt am Beispiel von Herzogenrath, inklusive der Industriebetriebe sowie neuen Prosumern in der Stadt, durch dezentrale PV-Anlagen, dezentrale Wärmepumpen und Elektromobilität zu entwickeln. Hierzu sollen digitale Zwillinge des Energiesystems von Herzogenrath und der Industriebetriebe wie des Sandbergwerks und des Klärwerks erstellt werden, sodass deren sicherer Betrieb und CO2-neutrale Energieversorgung gewährleistet und durch Ausnutzung der Sektorenkopplung stabil und sicher betrieben sowie auf geringste Energiekosten optimiert werden kann. Durch niedrige Energiekosten werden die Industriebetriebe wirtschaftlich gestärkt und Haushalte zu sozialverträglichen Preisen versorgt. Das Teilprojekt 'Vermarktungsmöglichkeiten in den Energiemärkten' stellt die Schnittstelle zwischen den anderen Teilprojekten aus dem Gesamtvorhaben 'Energiepark Herzogenrath' dar. Die Dynamiken auf den Energiemärkten sorgen für laufend neue Anforderungen an die Marktteilnehmenden sowie für neue Vermarktungsmöglichkeiten der Produkte Strom, Wärme, Sauerstoff und Wasserstoff in Herzogenrath. Es werden nicht nur die wesentlichen Einflussfaktoren im Energiemarkt und die Vermarktungskanäle in Herzogenrath identifiziert, sondern auch Teilmodule für den Aufbau eines Energiemarktmodells entwickelt. In diesem Zusammenhang werden die energiewirtschaftlichen Anforderungen laufend aktualisiert, sodass mithilfe dieser Teilmodule, welche die Vermarktungsmöglichkeiten dynamisch abbilden und in das Gesamtmodell implementiert werden, aus den lokalen Optima das globale Optimum für Herzogenrath ermittelt werden kann.