Flächenhafte Darstellung der Vorranggebiete für Forschung und Entwicklung im Rahmen des Landesentwicklungsplans Umwelt. Vorranggebiete für Forschung und Entwicklung (VF) dienen der Sicherung und Schaffung von Arbeitsplätzen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung, die in Zusammenhang mit universitären Einrichtungen stehen. Es handelt sich um die Bereiche Universität des Saarlandes in Saarbrücken und die Universitätskliniken in Homburg.
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 eine zentrale Hybrid-Kraftwerksanlage sowie dezentrale PV-Anlagen, dezentrale Wärmepumpen und Elektromobilität zu entwickeln. Im Teilprojekt 'Energiemanagementsystem' soll mit Hilfe digitaler Systeme eine neue Methodik zur ökonomischen und effizienten Vernetzung und Einsatzsteuerung dezentraler Ressourcen über alle Sektoren entwickelt und erforscht werden. Zur Identifizierung und Hebung von Synergien soll in einem zentralen Energiemanagementknoten eine übergreifende Koordination der angeschlossenen Energieknoten (bspw. dem Sandbergwerk) erfolgen können. Für das zentrale Energiemanagement werden KI-basierte Vorhersageverfahren für Last & Erzeugung entwickelt. Ferner soll das Verfahren zudem zur Prädiktion von Verkaufserlösen auf unterschiedlichen Vermarktungskanälen Anwendung finden. Diese erlauben es, durch intelligente Kopplung der heute autonomen Teilsysteme, die Energieflüsse zu steuern, ohne die Versorgungssicherheit zu beeinträchtigen bzw. diese sogar zu erhöhen. Im Teilprojekt 'CO2 neutrale Mobilität' soll der Mobilitätssektor der Stadt in die Betrachtung mit aufgenommen und vernetzt werden. Dazu soll in einer Bestandsaufnahme die aktuelle Mobilität der Stadt erfasst werden, sowie die Technologieoptionen zur zukünftigen Darstellung einer CO2-neutralen Mobilität aufgezeigt werden. Es werden Szenarien der Mobilität von Herzogenrath definiert, anhand derer ein digitaler Zwilling erstellt wird, mit dem Prognosen für das Energiesystem getätigt werden können.
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.
Die Dynamik der Feinsedimente stellt eine komplexe Komponente bei der ganzheitlichen Betrachtung von Fließgewässersystemen dar. Sowohl die reine Quantität der kohäsiven Sedimente wie auch ihre Qualität (Schadstoffbelastung) sind von Interesse. Fragestellungen wie Sedimentationsrisiken in strömungsberuhigten Bereichen oder die Erosionsstabilität von belasteten Sedimenten (z. B. HCB-Problematik im stauregulierten Oberrheinabschnitt) ziehen kostenintensive Maßnahmen nach sich. Sandanteile des Geschiebes und der Schwebstoffe stehen in einem dynamischen Austausch. Bei der Erfassung der jeweiligen Transportraten bestehen derzeit erhebliche Unsicherheiten, die kritisch zu bewerten sind, da der Sand einen Beitrag zur Sohlhöhenentwicklung der BWaStr liefert. Die Transportprozesse der Sandfraktionen sowie der kohäsiven Feinsedimente stellen innerhalb der Zuständigkeit der WSV bzw. der BfG im Hinblick auf Forschung und Entwicklung dringliche Aufgaben dar. Aufgrund der vielen und sehr unterschiedlich gearteten involvierten Teilprozesse gestaltet sich die Beschreibung der Feinsedimentdynamik auf der Mikro- wie der Makroskala komplex. Zur Erweiterung der Prozess- und Systemkenntnisse sowie für die Entwicklung von Szenarien und Prognosen für das Sedimentmanagement wird in der BfG eine numerische Modellierung auf verschiedenen Skalen aufgebaut.