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Soziale Dimension der Nachhaltigkeit von Energiesystemen

Das Projekt "Soziale Dimension der Nachhaltigkeit von Energiesystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dialogik gGmbH durchgeführt. Das von dem Schweizer Energieversorger AXPO finanzierte Projekt 'Die Identifizierung und Messung von sozialen Indikatoren zur Nachhaltigkeit von ausgewählten Systemen der Stromerzeugung in der Schweiz' dient dem Ziel, im Rahmen einer vergleichenden Analyse von Stromerzeugungssystemen die Implikationen für die Nachhaltigkeit mit Hilfe von anerkannten, nachvollziehbaren und konsensfähigen Indikatoren zu identifizieren und für zwei Zeitpunkte (2000 und 2030) zu quantifizieren. Damit sollen Entscheidungsgrundlagen für die Entwicklung hin zu einer Energieversorgung bereit gestellt werden, die nicht nur in technischer Hinsicht, sondern auch in ökonomischer und sozialer Hinsicht nachhaltig ist. Im Rahmen dieses Projekts bearbeitet die DIALOGIK gGmbH den Bereich der sozialen Indikatoren der Nachhaltigkeit von Energiesystemen. Die Durchführung des Projektes gliedert sich in drei Arbeitspakete. Zuerst erfolgt die Identifikation und Auswahl geeigneter Indikatoren zur Operationalisierung der sozialen Nachhaltigkeit von Energiesystemen. In einem zweiten Schritt wird die für jeden Indikator adäquate Form der Messung für das Jahr 2000 und eine Extrapolation für das Jahr 2030 durchgeführt. In einem dritten Schritt werden die jeweils gemessenen Indikatoren mit einem Gewichtungsfaktor versehen, um die verschiedenen Optionen auf der Basis der sozialen Indikatoren vergleichend bewerten zu können. Für die Messung und Extrapolation der sozialen Indikatoren werden insgesamt drei verschiedene Forschungsmethoden eingesetzt: 1) Desktop Research: beinhaltet die Sammlung und Auswertung aller vorhandenen Daten sowie die Einfügung der Daten in eine Skala, die eine vergleichende Bewertung erlaubt. 2) Primäre Datenerhebung: Dort, wo solche Daten nicht vorhanden oder verfügbar sind, werden entsprechende Daten durch Interviews mit Experten (Schätzungen und Erfahrungswerte) neu erhoben. Darüber hinaus werden analoge Datensätze aus anderen Ländern oder anderen Standorten hinzugezogen. 3) Gruppendelphi-Prozesse: Für die Extrapolation und für die Datenerhebung für wichtige aber nicht quantitativ direkt messbare Sachverhalte werden Gruppen-Delphi Prozesse organisiert. Mit Hilfe dieser Methode können Expertenschätzungen kalibriert und im Rahmen der gegebenen Möglichkeiten auf Zuverlässigkeit und Gültigkeit hin überprüft werden.

Teilvorhaben: Bonden von beschichteten Cu - Drähten (300mym)

Das Projekt "Teilvorhaben: Bonden von beschichteten Cu - Drähten (300mym)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Danfoss Silicon Power GmbH durchgeführt. Im Projekt soll das Drahtbonden von beschichteten Cu-Drähten mit einem Durchmesser kleiner 250mym auf Leistungshalbleiter sowie Substraten und Anschlußrahmen näher untersucht werden. Insbesondere die Zuverlässigkeit solcher Drahtbondverbindungen gilt es näher zu untersuchen. Nach der Auswahl geeigneter Draht- und Beschichtungseigenschaften, sowie der Erprobung und Überprüfung der Eignung verschiedener Halbleitermetallisierungen, werden anhand umfangreicher Untersuchungen (Pull- und Schertest, sowie elektrischer Funktionstest) optimale Bondparameter für Halbleiter, Substrate und Anschlussrahmen ermittelt. Mit diesen optimalen Parametern werden entsprechende Demonstratoren aufgebaut und qualifiziert. Hierbei wird insbesondere die Bondverbindung auf dem Halbleiter anhand von Lastwechseltests und Temperaturwechseltest überprüft, sowie die Zuverlässigkeit des gesamten Systems im Feuchtetest. Für die Verbreitung der Ergebnisse werden die Möglichkeiten des DVS (Informationsmaterial, Merkblätter, Firmeninfo) eingesetzt. Die Ergebnisse werden auf internationalen und nationalen Tagungen und in relevanten Fachzeitschriften (z.B. plus) publiziert.

5G für öffentliche Mobilität

Das Projekt "5G für öffentliche Mobilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landkreis Reutlingen, Nachhaltigkeitsdezernat, Kreisamt für nachhaltige Entwicklung durchgeführt. Das der Projektidee zugrundeliegende Zukunftsszenario ist ein multimodaler öffentlicher Personennahverkehr, der eine flächendeckende Versorgung mit kurzen Fahrzeiten und kurzen Taktzeiten bei günstigen Betriebskosten und für den Endkunden akzeptablen Ticketpreisen ermöglicht. Hauptverkehrsachsen werden mit kurzen Taktzeiten und hoher Kapazität bedient. Ortschaften werden mit Zubringerdiensten an die Hauptverkehrsachsen angebunden. Zubringerdienste fahren vor allem bedarfsgesteuert und in der Zukunft teilweise auch autonom. Gegebenenfalls fahren innerhalb der Ortschaften weitere Pendel- und Zubringerdienste. Ergänzt wird das gesamte System durch innovative und neuartige Verkehrsdienstleistungen, teilweise auch von privaten Anbietern, wie CarSharing oder Mitfahrzentralen. Ein derartiges Angebot wirtschaftlich tragfähig zu gestalten und damit überhaupt erst zu ermöglichen, ist eine große Herausforderung. Bei bestehenden Ruf-Bussystemen beispielsweise sind teilweise zwei Drittel der entstehenden Kosten reine Bereitstellungskosten. Die 5G Technologie hilft hierbei, indem sie es ermöglicht oder erleichtert - Fahrzeuge, Fahrer und andere teure Ressourcen bedarfsgerecht und ggf. nur auf Anfrage einzusetzende Fahrzeuge teilweise autonom fahren zu lassen und - Mitarbeitern zu ermöglichen über die Entfernung, z.B. per Videochat und Fernsteuerung, Kunden zu bedienen, oder in Echtzeit und sicher in die Steuerung von Fahrzeugen einzugreifen oder diese zu überwachen und damit den Personalbedarf und die Kosten gering zu halten. - Die Verknüpfung der entwickelten Lösung mit weiteren Verkehrsträgern auf einer multimodalen Plattform.

Bedeutung des Eschentriebsterbens für die Biodiversität von Wäldern und Strategien zu ihrer Erhaltung (FraDiv)

Das Projekt "Bedeutung des Eschentriebsterbens für die Biodiversität von Wäldern und Strategien zu ihrer Erhaltung (FraDiv)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Ökosystemforschung durchgeführt. Das Eschentriebsterben bedroht in hohem Maße die Biodiversität eschenreicher Wälder, die zu den artenreichsten Waldökosystemen Deutschlands gehören. Als prioritäre FFH-Lebensräume eingestuft, befinden sich darin insbesondere eine Vielzahl Eschen-assoziierter Pilzarten, für die Deutschland international eine besondere Verantwortung hat. Das beantragte Projekt soll 1) die Auswirkungen des Eschentriebsterbens auf die Biodiversität eschenreicher Wälder dokumentieren, 2) Fragen zur Befallssituation und Verjüngung der Esche (Fraxinus excelsior L.) in Bezug auf die Diversität der Bestände beantworten und 3) waldbauliche Empfehlungen für den langfristigen Erhalt der Biodiversität dieser Ökosysteme erarbeiten und den Wissenstransfer zu Waldeigentümern und Forstpraxis sicherstellen. Im gesamten Gebiet des Landes Schleswig-Holsteins soll erstmalig und repräsentativ für den baltischen Moränenraum geklärt werden, wie sich das Zusammenspiel von Waldkontinuität, Standortsfaktoren und Strukturheterogenität der Systeme sowie der damit verknüpften Befallssituation der Esche auf die Biodiversität auswirkt. Im Vordergrund steht die Analyse der Effekte des Eschentriebsterbens auf gefährdete terricole Pilzarten sowie auf die charakteristischen Pflanzenarten der betroffenen FFH-Lebensraumtypen. Gemeinsam mit forstlichen Praxispartnern werden waldbauliche Maßnahmen für langfristige Schutz- und Entwicklungsstrategien zur Biodiversitätserhaltung entwickelt. Die Analyse von Referenz- und Demonstrationsflächen und Versuche zur Restitution und Stabilisierung von Biodiversität und Standortqualität der vom Eschentriebsterben betroffenen Waldstandorte mit geeigneten heimischen und standortgerechten Baumarten-Mischungen stehen im Mittelpunkt des Projektes. Für die forstpraktische Anwendung werden Lösungsvorschläge für die Erhaltung des Artenreichtums der Eschenstandorte in der Phase des gegenwärtigen Umbruchs der Bestände erarbeitet.

Fachliche Beratung und Mitarbeit bei der Weiterführung des Umweltmanagementsystems an der TU Dresden

Das Projekt "Fachliche Beratung und Mitarbeit bei der Weiterführung des Umweltmanagementsystems an der TU Dresden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Professur für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Betriebliche Umweltökonomie durchgeführt. Seit dem 8. Januar 2003 ist die TU Dresden in das EMAS-Verzeichnis bei der IHK Dresden eingetragen und somit die erste technische Universität mit einem validierten Umweltmanagementsystem nach EMAS (Registrierungsurkunde). Die Validierung ist insbesondere auf den erfolgreichen Abschluss des Projektes 'Multiplikatorwirkung und Implementierung des Öko-Audits nach EMAS II in Hochschuleinrichtungen am Beispiel der TU Dresden' zurückzuführen. Mit der Implementierung eines Umweltmanagementsystems ist zwar ein erster Schritt getan, jedoch besteht die Hauptarbeit für die TU Dresden nun, das geschaffene System zu erhalten und weiterzuentwickeln. Für diese Aufgabe wurde ein Umweltmanagementbeauftragter von der Universitätsleitung bestimmt. Dieser ist in der Gruppe Umweltschutz des Dezernates Technik angesiedelt und wird durch eine Umweltkoordinatorin, den Arbeitskreis Öko-Audit, die Arbeitsgruppe Öko-Audit und die Kommission Umwelt, deren Vorsitzende Frau Prof.Dr. Edeltraud Günther ist, tatkräftig unterstützt. Die Professur Betriebliche Umweltökonomie arbeitet in dem Arbeitskreis und der Arbeitsgruppe Öko-Audit mit und steht dem Umweltmanagementbeauftragten jederzeit für fachliche Beratung zum Umweltmanagement zur Verfügung. Ein wesentlicher Erfolg der TU Dresden auf dem Weg zu einer umweltbewussten Universität ist die Aufnahme in die Umweltallianz Sachsen, die am 08. Juli 2003 stattgefunden hat. Informationen zum Umweltmanagementsystem der TU Dresden sind unter 'http://www.tu-dresden.de/emas' zu finden.

Der Einfluss der Niedrig- und Hochteperierten Alterierung des Ozeankruste auf das marine Calcium Budget

Das Projekt "Der Einfluss der Niedrig- und Hochteperierten Alterierung des Ozeankruste auf das marine Calcium Budget" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFM-GEOMAR Leibniz-Institut für Meereswissenschaften durchgeführt. Hydrothermalkreisläufe an mittelozeanischen Rücken beeinflussen in besonderem Maße das marine Gesamtbudget von divalenten Kationen wie Ca, Sr und Mg. Das Ausmaß, zu welchen Anteilen hydrothermale Systeme an der Bilanzierung des marinen Ca beteiligt ist, insbesondere während der Ozeankrustenalteration, ist noch weitestgehend unbekannt und kaum erforscht. Um chemische Austauschprozesse bei der Wechselwirkung zwischen Gestein und zirkulierendem Meerwasser besser zu verstehen, wird im Rahmen des DFG Schwerpunkt Programms SPP1144 Vom Mantel zum Ozean: Energie-, Material- und Lebenszyklen an Spreizungsachsen die Rolle von hoch- und niedrigtemperierter Ozeankrustenalteration auf das marine Ca Budget untersucht. Das Programm startete mit einer Expedition zum Logatchev drothermalfeld auf dem Forschungsschiff Meteor Anfang 2004. Dieses Hydrothermalfeld befindet sich am Mittelatlantischen Rücken (14 Grad 45N) und zeichnet sich durch aktive Quellen eingebettet in ultramafischem Gestein aus. Die Serpentinisierung dieses Gesteins bietet eine gute Grundlage für diese Studie. Die Probennahme erfolgte über einen TV-Greifer und dem ROV Quest, welches mit einem speziellen System zur Fluidbeprobung ausgerüstet wurde. Die Fluidproben sind als Mischungen aus Meerwasser und hydrothermalen Anteilen anzusehen. Die Mischungsanteile können aus Analysen der Ca und Sr Isotope bestimmt werden. Erste Ergebnisse zeigen einen inversen Zusammenhang zwischen den 44Ca/40Ca Verhältnissen und den Anteilen an reinem Hydrothermalfluid, wobei Proben mit höherem Fluidanteil eine deutlich leichtere Ca Signatur im Vergleich zu Meerwasser aufweisen. Entsprechendes zeigen radiogene Sr Verhältnisse, was als Zwei-Komponenten-Mischung interpretiert werden kann. Diese ersten Ergebnisse bestätigen Modelle in welchen die Wechselwirkung zwischen Gestein und Meerwasser während hydrothermaler Prozesse die Massenbilanz und die Isotopie divalenter Kationen signifikant verändert. Weitere Untersuchungen sind notwendig für die genaue Bestimmung und Quantifizierung der reinen hydrothermalen Komponente.

PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken

Das Projekt "PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Eine Option zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien besteht in einer pyrometallurgischen Verarbeitung ganzer Zellen oder feiner Fraktionen nach Aufbruch der Zellen und Abtrennung massiver Gehäuseteile. Ein Vorteil dieses Prozesses besteht in der hohen Robustheit und der Chance, wechselnde Zellgenerationen auf diesem Wege gemeinsam oder in wechselnden Mischungen verarbeiten zu können. Der im Vorhaben gewählte Ansatz soll für die aktuellen 6-2-2 NMC-Zellgenerationen und im Hinblick auf künftige Zellgenerationen ausgebaut werden. Unter geeigneten Ofenbetriebsbedingungen können Co, Ni, Cu sowie Anteile an Fe und Mn in die Metallschmelze überführt werden. Die C-Träger werden verbrannt, F wird in den Staub- und Abgasstrom ausgetrieben. Li und Al lassen sich quantitativ in eine Ca- und Si-haltige Schlacke überführen. Bestimmte Anteile an Mn sowie Fe gelangen ebenfalls in die Schlacke. Während in einem reinen Si-Al-Ca-Li-O-System gezielt LiAlO2-Kristalle in einer silikatischen Matrix gezüchtet werden können, verschiebt sich in Anwesenheit von Mn das gesamte System. In Abhängigkeit von Elementkomposition, Redoxpotential und Temperaturprofil in der Schmelze und der Abkühlungsphase entstehen unterschiedliche synthetische Mineralphasen, die sich zudem im Hinblick auf ihre Kornstabilität unterscheiden. Durch entsprechende Aufbereitung sollen diese Wertträger abgetrennt und eine für baustoffliche Anwendungen geeignete verbleibende Restschlacke erzeugt werden. Aus den Vorkonzentraten soll mittels hydrometallurgischer Methoden der Wertstoff, hier zunächst Li, abgetrennt und soweit aufgereinigt werden, dass daraus wieder ein geeigneter Batterierohstoff erzeugt werden kann. Bei der Gesamtprozessentwicklung ist dabei eine ökologische und ökonomische Bewertung vorzunehmen, die im Vergleich zu anderen Prozessrouten Entscheidungs- und Steuerungshilfen liefert, um zu klären, unter welchen Bedingungen und in welchen Ausprägungen der hier entwickelte Ansatz zielführend ist.

Batteriestoffflussanalyse im Altmetall einer Schrottaufbereitungsanlage unter besonderer Berücksichtigung der Abfallvorbehandlung in MBA und MVA

Das Projekt "Batteriestoffflussanalyse im Altmetall einer Schrottaufbereitungsanlage unter besonderer Berücksichtigung der Abfallvorbehandlung in MBA und MVA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Abfallwirtschaft durchgeführt. Ziel: Durch dieses Forschungsprojekt soll ein entscheidender Beitrag zur langfristigen Ermittlung der Gesamt-Batteriestoffströme im System Abfallwirtschaft in Deutschland, anhand umfangreicher Sortieranalysen im Materialstrom von Schrottaufbereitungsanlagen und entsprechenden Datenerhebungen geleistet werden. Hierzu ist es jedoch notwendig die einer Schrottaufbereitung unmittelbar vorgeschalteten Abfallbehandlungsschritte MBA und MVA mit zu berücksichtigen, um ein aussagekräftige Stoffstrombilanz erstellen zu können. Inhalt: Die Batterieverordnung verpflichtet seit März 1998 alle Bürgerinnen und Bürger, verbrauchte Batterien und Akkus ausschließlich über den Handel oder die speziell dafür eingerichteten Sammelstellen zu entsorgen. Handel und Hersteller sind verpflichtet, diese Batterien zurückzunehmen und ordnungsgemäß zu verwerten oder als Sondermüll zu beseitigen. Derzeit werden etwa 40 Prozent (ca. 140 g/Einwohnerxa) der verkauften Batterien dem Gemeinsamen Rücknahmesystem Batterien (GRS) zugeführt. Die Verwertungsquote beträgt hierbei ca. 50 Prozent. Die übrigen Altbatterien und Akkus (aktuell etwa 112g/Einwohnerxa) werden nach entsprechenden Zwischenlagerungs- und Gebrauchszeiträumen weiterhin im Hausmüll entsorgt. Diese Batterien durchlaufen im Allgemeinen die üblichen Abfallbehandlungs- bzw. Verwertungsprozesse, wie mechanisch biologische und thermische Abfallbehandlung (MBA, und MVA). In Abhängigkeit zu den angewendeten Verfahrens- und Aufbereitungstechnologien, kommt es dabei zu einer mehr oder weniger effektiven Abtrennung von Reststoffen (inkl. Batterien in Fe-/ Ne- Metallfraktion) hinsichtlich einer Weiterverwertung. Exemplarisch ist hierbei der Verwertungsstrom von Fe- Metallen durch einen Schrottaufbereitungsbetrieb zu nennen. In diesem Materialstrom ist mit einer erhöhten Stoffkonzentration von Batterien, welche in den vorherigen Behandlungsschritten über (Metall)- Abscheider aus dem Hausmüll (bzw. aus den Reststoffen) ausgeschleust wurden, zu rechnen. Da eine hundertprozentige Ausschleusung der Batterien aus den einzelnen Behandlungs- und Verwertungsströmen nicht möglich ist, sollte ermittelt werden, wie sich die einzelnen Batterie- Anteile im Materialstrom der unterschiedlichen Behandlungs- und Aufbereitungsschritte verteilen. Batterien und Akkumulatoren enthalten zum Teil hohe Gehalte an Schwermetallen. Je nach Typ sind das Zink (Zn), Cadmium (Cd) oder Blei (Pb). Früher enthielten die Alkali-Mangan-Batterien (AM) neben Zn auch Quecksilber (Hg). Heute sind sie weitgehend Hg-frei. Cd, Hg und Pb sind toxische Schwermetalle. Aufgrund von mechanischen und thermischen Beanspruchungen im Rahmen der einzelnen Abfallbehandlungsmaßnahmen, kann es zu einer weitreichenden und unkontrollierten Verteilung dieser Schwermetalle (z.B. in der Huminstoffmatrix, Abluft, Schlacke, Rauschgas) kommen. Eine Abschätzung über die Verteilung dieser Schadstofflüsse durch die einzelnen Behandlungsschritte wird angestrebt.

Teilvorhaben: Modellierung einer Multikammeranlage zur Brennstofferzeugung bei Wolkendurchzug und Demonstration ihrer modellbasierten Regelung am Multifokusturm Jülich

Das Projekt "Teilvorhaben: Modellierung einer Multikammeranlage zur Brennstofferzeugung bei Wolkendurchzug und Demonstration ihrer modellbasierten Regelung am Multifokusturm Jülich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Future Fuels durchgeführt. Mit solarchemischen Hochtemperaturprozessen können u.a. Brennstoffe nachhaltig erzeugt werden, z.B. Kerosin für den Flugverkehr oder Wasserstoff. In einem möglichen Verfahren wird ein Redoxmaterial zunächst mit konzentrierter Solarenergie reduziert. Dann wird es wieder von Wasserdampf, Kohlendioxid oder einer Mischung dieser Gase oxidiert, wobei jeweils Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Synthesegas entsteht. Das Synthesegas dient als Grundstoff von Kerosin und anderen flüssigen Kraftstoffen. Die chemischen Prozesse haben bestimmte Anforderungen an konzentrierende Solarsysteme: Die vom Heliostatfeld zur Verfügung gestellte Leistung muss entsprechend der gewünschten Reaktionsführung geregelt werden. Eine hochskalierte Anlage wird aus mehreren Reaktoren bestehen, in denen jeweils Teilprozesse ablaufen. Ein Unterschreiten der oft sehr hohen Zieltemperaturen in den jeweiligen Kammern kann aufgrund der Nichtlinearität der chemischen Reaktionen zu erheblichen Wirkungsgradeinbußen führen und den Prozess damit unwirtschaftlich machen. Hier soll nun eine neuartige modellprädiktive Mehrgrößenregelung (MPR) entwickelt werden, die in das Heliostatfeldleitsystem in Jülich integriert wird. Die Heliostatzielpunktzuordnung zu den jeweiligen Kammern und die Massenströme sollen optimiert werden, um eine sichere und hohe Brennstoffproduktion zu erreichen. Die Regelung soll Vorhersagen der Direktstrahlung auf das Heliostatfeld berücksichtigen, die durch ein Wolkenkamerasystem erstellt werden. Dieses wurde in den BMWi-Projekten Wobas und Wobas A entwickelt, muss jedoch für die MPR solarchemischer Prozesse im Hinblick auf zeitliche Auflösung, Genauigkeit und Spezifikation der Unsicherheit verbessert werden. Abschließend soll das gesamte System anhand einer Kombination aus einer realen Reaktorkammer und mehreren günstigen Reaktorattrappen in Jülich erprobt und die Erhöhung der Wasserstoffproduktion durch die Einbeziehung der MPR und des Wolkenkamerasystems quantifiziert werden.

Teilvorhaben: Anforderungsspezifische Adaptation des DNI-Nowcastingsystems

Das Projekt "Teilvorhaben: Anforderungsspezifische Adaptation des DNI-Nowcastingsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSP Services GmbH durchgeführt. Mit solarchemischen Hochtemperaturprozessen können u.a. Brennstoffe nachhaltig erzeugt werden, z.B. Kerosin für den Flugverkehr oder Wasserstoff. In einem möglichen Verfahren wird ein Redoxmaterial zunächst mit konzentrierter Solarenergie reduziert. Dann wird es wieder von Wasserdampf, Kohlendioxid oder einer Mischung dieser Gase oxidiert, wobei jeweils Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Synthesegas entsteht. Das Synthesegas dient als Grundstoff von Kerosin und anderen flüssigen Kraftstoffen. Die chemischen Prozesse haben bestimmte Anforderungen an konzentrierende Solarsysteme: Die vom Heliostatfeld zur Verfügung gestellte Leistung muss entsprechend der gewünschten Reaktionsführung geregelt werden. Eine hochskalierte Anlage wird aus mehreren Reaktoren bestehen, in denen jeweils Teilprozesse ablaufen. Ein Unterschreiten der oft sehr hohen Zieltemperaturen in den jeweiligen Kammern kann aufgrund der Nichtlinearität der chemischen Reaktionen zu erheblichen Wirkungsgradeinbußen führen und den Prozess damit unwirtschaftlich machen. Hier soll nun eine neuartige modellprädiktive Mehrgrößenregelung (MPR) entwickelt werden, die in das Heliostatfeldleitsystem in Jülich integriert wird. Die Heliostatzielpunktzuordnung zu den jeweiligen Kammern und die Massenströme sollen optimiert werden, um eine sichere und hohe Brennstoffproduktion zu erreichen. Die Regelung soll Vorhersagen der Direktstrahlung auf das Heliostatfeld berücksichtigen, die durch ein Wolkenkamerasystem erstellt werden. Dieses wurde in den BMWi-Projekten Wobas und Wobas A entwickelt, muss jedoch für die MPR solarchemischer Prozesse im Hinblick auf zeitliche Auflösung, Genauigkeit und Spezifikation der Unsicherheit verbessert werden. Abschließend soll das gesamte System anhand einer Kombination aus einer realen Reaktorkammer und mehreren günstigen Reaktorattrappen in Jülich erprobt und die Erhöhung der Wasserstoffproduktion durch die Einbeziehung der MPR und des Wolkenkamerasystems quantifiziert werden.

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