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Teilprojekt 2, Teilprojekt 1

Teilprojekt 6, Teilprojekt 5

Carbon2Chem- L4: SynAlk, Teilprojekt 'Umsetzung von Kuppelgas-basiertem Synthesegas zu C2+Alkoholen'

Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung eines katalytischen Gesamtprozesses zur Nutzung von zu Synthesegas aufbereitetem Kuppelgas aus einem Stahlwerk zur anschließenden, direkten Umsetzung zu kurzkettigen Alkoholen. Die Verwendung der Alkohole als Treibstoffe sowie als Ausgangspunkt für andere Chemiebausteine reduziert den Primärrohstoffverbrauch. Zum einen werden konventionelle Rohstoffquellen wie Erdgas zur Bereitstellung von Synthesegas durch Kuppelgase ersetzt. Zum anderen wird durch die Fixierung von Kohlenstoff in den verwertbaren Produkten der spezifische CO2 Ausstoß des Stahlwerks reduziert. Der Einsatz der so hergestellten Alkohole als Treibstoffe führt zu einer Substitution der entsprechenden Menge konventionellen Treibstoffs und damit auch der entsprechenden Menge Rohöl. Am LTC erfolgen Untersuchungen zur heterogen katalysierten Umsetzung von Synthesegas zu C2+-Alkoholen. Für diese Reaktion soll ein geeignetes Katalysatorsystem identifiziert und optimiert werden. Dabei wird die Katalysatorentwicklung durch umfangreiche Charakterisierung und Screening der Materialien unterstützt. Zudem sollen weiterführende kinetische Untersuchungen durchgeführt werden, um zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären und Daten für die weitere Modellierung am LEAT bereitzustellen. Am LEAT werden aufbauend auf einem makrokinetischen Reaktionsmodell die Technikumsanlagen der Verbundpartner numerisch simuliert (CFD). Die Ergebnisse dienen der Auslegung vor dem Hintergrund der Temperaturkontrolle in den verschiedenen Laboranlagen. Zugleich werden das Reaktionsmodell und die Reaktormodelle auf Basis der generierten Messdaten überprüft, erweitert und optimiert. Anschließend erfolgt die Auslegung der Reaktoren von großtechnischem Maßstab auf Basis dieser Modelle. In Zusammenarbeit mit TKIS wird die Verfahrenskette von der Gasaufbereitung bis zur Reaktion und Produktaufbereitung ausgelegt und mit einer Prozesssimulationssoftware abgebildet.

SIMON - Wartung und Betrieb von Silikonwärmeträgermedien, Teilprojekt: Anpassung der Design- und Simulationtools an ein neues HTF

Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.

EnOB: PUNaMi - Polyurethan-Nanoschaum aus Treibmittel-basierten Mikroemulsionen zur Hochleistungswärmedämmung, Teilvorhaben: PU-Rohstoffe

Polyurethanschäume vereinen schon heute eine geringe Wärmeleitfähigkeit (20 mW/m*K) mit optimalen mechanischen Eigenschaften. Weiterhin besteht eine gut entwickelte industrielle Infrastruktur, um die Herstellverfahren für Polyurethan(PU)-Rohstoffe (Polyole und Isocyanate) vergleichsweise preisgünstig zu halten. Im Gegensatz zu den meisten etablierten Wärmedämmmaterialien weist PU weiteres Innovationspotential für eine wesentliche Reduktion der effektiven Wärmeleitfähigkeit auf. Im Projekt soll ein neuer Ansatz verfolgt werden, um den Lamda-Wert von PU-Schäumen auf deutlich unter 15 mW/m*K zu senken. Zielsetzung im Teilvorhaben PU-Rohstoffe von Covestro sind maßgeschneiderte Polyole zur Herstellung von Polyol-CO2-Mikroemulsionen sowie die Herstellung von Polyurethan-Nanoschäumen durch Umsetzung der Mikroemulsionen mit Isocyanaten. Das Projekt ist in fünf Arbeitspakete (AP) strukturiert, welche untereinander interagieren: PU-Rohstoffe, Tenside (AP1), CO2-basierte Mikroemulsionen (AP2), PU-Nanoschäume (AP3), Schäumverfahren, POSME-Technologie (AP4), Simulation/Modellierung (AP5). Covestro ist überwiegend in den AP1 und AP3 beteiligt. Zur Projektsteuerung sind insgesamt sieben Meilensteine definiert worden.

Plastik - Verbundprojekt REPLAWA: Reduktion des Eintrags von Plastik über das Abwasser in die aquatische Umwelt, Teilprojekt 4

Mit dem Verbundprojekt werden zur Herausforderung Kunststoffe in der Umwelt die zentralen Fragestellungen und Aufgaben zum Schutz der Ressource Wasser in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und Abwasserbehandlung untersucht. Die Eintragspfade ins Gewässer durch Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe- und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung und im Klärschlamm werden ermittelt und quantitativ beurteilt. Verfahren zur Reduktion und Elimination des Eintrags von Plastik bei der Abwasserbehandlung werden praktisch erprobt und bewertet. Daraus werden Strategien zur Regulierung von Plastikeinträgen und Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zu Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. In dem vorliegenden Teilprojekt liegt der Schwerpunkt auf der Filtration aus den Abwasserströmen durch Sand- und Scheibenfilter Die Arbeitsplanung des Verbundprojekts sieht folgende Arbeitspakete vor: 1) Weiterentwicklung der Probenahme-, Analysenmethodik, 2) Untersuchung der Eintragspfade in Gewässer, Grundwasser und Landwirtschaft, 3) Untersuchungen an großtechnischen Kläranlagen, 4) Halbtechnische Untersuchungen zur Abscheidung von Plastik, 5) Sozialwissenschaftliche Analyse zu Regulierung, 6) Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung, 7) Koordination des Verbundprojekts. Das vorliegende Teilprojekt fokussiert neben der halbtechnischen Untersuchung zur Abscheidung von Plastik durch Sand- und Scheibenfilter auf der Erstellung von Einsatzempfehlungen aus der Sicht eines Anlagenbauers.

SIMON - Wartung und Betrieb von Silikonwärmeträgermedien, Teilvorhaben: Komponententest, Wasserstoffkontrolle und Wiederaufbereitung des Wärmeträgermediums

Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.

BiotAB - Effizienzsteigerung bei der Energiegewinnung in Biomassekraftwerken durch die technische Anwendung eines Biobrennstoffkataloges, Teilvorhaben: Durchführung von Technikums- und Laborversuchen und vergleichende Interpretation der chemischen und brennstofftypischen Untersuchungsergebnisse

Das Ziel des Vorhabens ist die Steigerung der Energieeffizienz in Biomassekraftwerken durch die technische Anwendung eines von den Antragstellern entwickelten Biobrennstoffkataloges (BBK). Dieser soll als allgemeingültiges Instrument herangezogen werden, um die Wirkung unterschiedlichster Biobrennstoffe auf die Bildung von Anbackungen im Verbrennungsraum und Belägen im konvektiven Kesselbereich zu prognostizieren. Außerdem stellt er die Grundlage für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW dar, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten (Anbackungen und Beläge) sehr stark beeinträchtigt ist. Das Vorhaben trägt auch dazu bei, technisch schwierige biogene Rest- und Abfallstoffe thermisch effizient zu verwerten, und liefert durch die gesteigerte Ressourceneffizienz bei der Energieumwandlung erneuerbarer biogener Energieträger einen Beitrag zum Klimaschutz durch die Schonung fossiler Brennstoffe und eine entsprechende Reduktion von CO2-Emissionen. Um das Vorhaben erfolgreich umsetzen zu können, wird die Vorgehensweise für die Erstellung des BBK validiert, wobei die Anbackungen und Beläge klassifiziert, Brennkammer- und Kesselprofile erstellt, Daten erfasst und dokumentiert werden. Außerdem wird die Übertragbarkeit der technischen Anwendung des BBK auf BMKW, die mit unterschiedlichen Verfahrenstechniken ausgestattet sind, überprüft. Danach werden die prognostizierten chemisch-mineralogischen Reaktionen zur Bildung von Anbackungen und Belägen im Labor- und im Technikumsmaßstab an Altholz und orientierend an technisch schwierigen biogenen Rest- und Abfallstoffen simuliert sowie Empfehlungen für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW ausgearbeitet, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten stark beeinträchtigt ist. Anschließend werden Grundlagen für künftige Maßnahmen geschaffen, die den verstärkten Einsatz technisch schwieriger Biobrennstoffe erlauben.

SIMON - Wartung und Betrieb von Silikonwärmeträgermedien, Teilprojekt: Untersuchungen zum Langzeitverhalten und zu Risiken

Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.

SIMON - Wartung und Betrieb von Silikonwärmeträgermedien, Teilprojekt: Verifizierung der Laborergebnisse zum Entzündungs- und Brandverhalten des Wärmeträgermediums in einer realistischen Anlagenumgebung

Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.

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