The proposed project is focused on the development of new technology of processing of low quality, high ash coals, their mixtures, as well as organic wastes like timber in order to obtain improved energy parameters in gasification and combustion processes. An important feature of the proposed project is the use of lower temperature regimes of fluidized bed gasification, for which melting of ash components and, hence, diffusion limitations are prevented. However, in order to overcome a difficulty related to reduced reaction rate in this regime, controlled injection of oxygen into gasification unit is accomplished, what permits to intensify the process and decrease atmospheric discharge of solid particulate in flue gas. It is also relevant that oxygen enriched streams will be obtained via flexible membrane gas separation technique. Thus the proposal implies close collaboration of the specialists in fossil fuels gasification and membrane technology. This is the first attempt to apply membrane technology in this industrial area. The results of this research can be important for both NIS/CCE and EU countries, because reserves of lower quality coals are available in all these regions and will certainly be used in next century. The proposed R and D project can be divided into the following main research tasks, namely: 1. Experimental study of gasification process in the presence of oxygen enriched air and development of the model of gasification process in intensified regime. 2. Choice of membranes and membrane apparatuses for oxygen enrichment of air for coal gasification; selection of optimized regime of the joint work of membrane and gasification units. 3. Tests of the process on a demonstration (pilot plant) unit with development of recommendations for further practical application of the process for gasification of different types of feedstock (coals, lignites, solid wastes, mixed feedstocks). The interest from industry to this process is shown. The research tasks in this projects will be carried out by six different organizations, two from EU and four from Russian and Ukraine. Three in-profit institutes (from Germany, Italy, and Russian) and an industrial partner from Ukraine are involved; in addition, two non-profit institutes from Russian will take part in this project.
1. Auswahl und experimentelle Erprobung standortgeeigneter alternativer Energiepflanzen in Felduntersuchungen zur Biomasseentwicklung sowie zum bioenergetischen Wirkungsgrad in unterschiedlichen Boden-Klima-Regionen 2. Modellmäßige Beschreibung der Prozesse zur Biomasseakkumulation bei Energiepflanzen als Grundlage für Potenzialabschätzungen sowie Ableitung von Empfehlungen zur Standorteignung 3. Szenariosimulationen zur Abschätzung der Folgen des Klimawandels auf das Energiepflanzenpotenzial wichtiger Anbauregionen Russlands und Deutschlands Die Projektzusammenarbeit ist aufgrund der Durchführung von Feldversuchen an einem deutschen und einem russischen Standort zur Gewinnung von belastbaren Daten für die speziellen Modellierungsarbeiten und Szenariorechnungen insgesamt auf einen 6-jährigen Zeitraum (2009-2014) ausgerichtet.
Der Bericht zu diesem Projekt gibt es einen Überblick darüber, wie der mögliche Einfluss von globalen Megatrends (Beschrieben in der Studie der europäischen Umweltagentur) auf regionale und lokale Themen bewertet werden kann. Hierfür wurde die Methode der qualitativen Modellierung basierend auf systemischem Denken in zwei Fallstudien angewendet. In der ersten Fallstudie ist ein qualitatives Modell entwickelt worden, um das Grundmuster von Ressourcenknappheit in einem Wirtschaftsraum wie Europa zu erklären. Hiermit können sowohl Ansatzpunkte für mögliche Politikmaßnahmen gezeigt als auch demonstriert werden, wie die globalen Megatrends ein solches System beeinflussen können. Dabei wird deutlich, dass einige der Megatrends die Knappheit von Ressourcen eher verstärken, während andere das Problem eher verringern (scheinbar) und schließlich eine dritte Gruppe kaum Einfluss auf die Frage der Ressourcenknappheit entwickelt. In gleicher Art kann der potentielle Einfluss von Politikmaßnahmen verglichen werden. In der zweiten Fallstudie geht es darum, den potentiellen Einfluss der globalen Megatrends auf die Schwedischen Umweltziele zu bewerten. Dabei wird deutlich, wie die verschiedenen Skalen, lokal, EU regional und die globale Skala miteinander interagieren und dabei in unterschiedlicher Weise die Erreichung der schwedischen Umweltziele beeinflussen. In beiden Fallstudien kann gezeigt werden, wie die globalen Megatrends die Erreichung der umweltpolitischen Ziele erschweren und zentrale Umweltprobleme tendenziell verschärfen. Dabei kommt die Wirkung der globalen Megatrends in unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen zum Tragen. Insgesamt hat sich gezeigt, dass die hier angewandte Methode der qualitativen Modellierung sehr gut dafür geeignet ist, den möglichen Einfluss von globalen Megatrends auf lokale bzw. regionale Themen zu bestimmen.
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt untersucht die Umsetzungsmöglichkeiten einer neuartigen dezentralen Technologie zur Speicherung und Reinigung von Abwasser aus der Mischkanalisation. Diese Technik ist mit dem Ziel entwickelt worden, in der Berliner Innenstadtspree Badegewässerqualität zu erreichen. Das Konzept sieht vor, dass an ausgewählten Stellen der Spree Schwimmkörper angeordnet werden, die bislang in den Fluss entlastete Mischwasserströme zwischenspeichern. Die Schwimmkörper sollen so konzipiert werden, dass darauf entstehende Freiflächen für weitere Nutzungsmöglichkeiten im Rahmen der städtischen Uferbebauung zur Verfügung stehen, und die Aufbauten zu einer teilweisen re-Finanzierung der Speicher genutzt werden können. Das Verfahren stellt den klassischen Speicherverfahren ein grundsätzlich neues Modell gegenüber: Eine off-shore, also wassergestützte Speicherung, die andere Räume nutzt und neue innerstädtische Freiflächen schafft. Dieses Konzept ist über eine mögliche Erstrealisierung in Berlin hinaus grundsätzlich in allen Bereichen mit hohem Mischwasseranfall und geringer (und teuerer) Flächenverfügbarkeit von Interesse sowie entsprechender Uferverfügbarkeit umsetzbar. Im Rahmen der hier beantragten F&E-Studie sollen Konzepte zur Realisierung wasserbasierter Mischwasserspeicher mit integrierter Klärtechnik erarbeitet werden. Eine Auswertung der dabei erzielten Ergebnisse kann darüber hinaus Erkenntnisse bringen, die zu einer Überprüfung der Wirtschaftlichkeit herkömmlicher Mischwasser- und Regenwasserrückhaltebecken beitragen. Nach jetzigem Kenntnisstand wäre das Verfahren für die Betreiber (in der Regel Stadtwerke oder überregionale Wasserver- und -entsorger) wirtschaftlicher als herkömmliche Mischwasserspeicher-Technologien und könnte somit zu einer Entlastung der kommunalen Haushalte beitragen. Mit diesem Ziel der Reduzierung der Einleitungen aus der Mischkanalisation verbindet sich die Hoffnung, dass Städte und Regionen mit Wasserexpositionen die Aufenthaltsqualitäten vor Ort deutlich erhöhen und auch von jüngeren Entwicklungen im Bereich des Wassertourismus profitieren können. So sind gerade in den letzten Jahren viele Naherholungsmöglichkeiten an innerstädtischen Gewässern in bundesdeutschen und europäischen Innenstädten (u.a. in Paris, London, Berlin, Düsseldorf und Duisburg) entstanden, die durch eine verbesserte Wasser- und Umweltqualität weiter entwickelt werden können. Mit dem grundsätzlich neuen Vorgehen der off-shore Speicherung und Klärung sind aber noch eine Vielzahl von Forschungsfragen verbunden, die vor der eigentlichen Produktentwicklung zu klären sind. Dazu müssen durch die hier beschriebenen Untersuchungen weitere F&E-Grundlagen geschaffen werden.
In der Natur stellen Großhangbewegungen häufig nicht abzuschätzende Vorgänge dar, die insbesondere in Gebirgsregionen katastrophale Ausmaße annehmen können und zu deren Vorhersage bis heute keine zuverlässigen Simulationsmethoden entwickelt wurden. Dabei werden die Deformationsprozesse nicht nur durch die geologischen Gegebenheiten, sondern maßgeblich durch Niederschlagsereignisse und anstehende Grundwasserverhältnisse beeinflusst. Die Entwicklung eines Modells zur Beschreibung von Großhangbewegungen muss daher sowohl geohydrologische und hydraulische als auch bodenmechanische Faktoren in ein integrales Konzept einbeziehen. Es ist das Ziel dieses Teilprojekts, ein kontinuumsmechanisches Modell zur ganzheitlichen Beschreibung der relevanten Prozesse bei Großhangbewegungen zu realisieren. Dabei soll zur Berücksichtigung der stark gekoppelten bodenmechanischen und bodenhydraulischen Gegebenheiten ein Mehrphasenmodell auf Basis der Theorie Poröser Medien (TPM) zur Anwendung kommen, bei dem das poröse Festkörperskelett sowie die darin enthaltenen Porenfluide Wasser und Luft als einzelne, interagierende Konstituierenden aufgefasst werden.
Die in industriellen und kommunalen Abwässern enthaltenen organischen und anorganischen kolloidalen Teilchen verhindern eine effektive Abtrennung der dispergierten Partikel durch Verfahren der maschinellen Entwässerung. Aus ökologischen und ökonomischen Erwägungen ist eine Reinigung bzw. Entwässerung von Trüben zwingend erforderlich, kann jedoch nur durch den Einsatz makromolekularer Flockungshilfen wirtschaftlich gestaltet werden. Durch Zugabe von Polyelektrolyten können die Teilchen zu rasch sedimentierenden Flocken vereinigt und damit die Effektivität der Fest/Flüssig-Trennung erheblich gesteigert werden. Da synthetische Polyelektrolyte und speziell kationisierte eine Toxizität gegenüber Wasserlebewesen aufweisen, wäre es wünschenswert diese durch nicht toxische und biologisch abbaubare zu ersetzen. Ziel des Projektes ist, auf Stärke basierende, hochgeladene Polyelektrolyte im Hinblick auf ihre Wirksamkeit bei der Fest/Flüssig-Trennung zu testen. Es sollen noch offene Fragestellungen, wie Einfluss der Molmassenverteilung und Teilchengrößenverteilung von synthetischen Polyelektrolyten und von kationischen Stärkederivaten auf Basis unterschiedlicher Stärkearten zu erforschen. Dabei ist es das Ziel, an einer Modelltrübe und an einer technischen relevanten Trübe aus der Papierindustrie diese Ergebnisse anwendungstechnologisch zu überprüfen.
Die wesentlichen wissenschaftlichen Zielsetzungen des Projekts galten: - der Definition messbarer Nachhaltigkeitsindikatoren hinsichtlich höchst unterschiedlicher Entwicklungsziele im Rahmen der Nachhaltigkeitsdiskussion, - der Identifikation gemeinsamer Instrumente zur Etablierung nachhaltiger Strukturen in verschiedenen Bereichen, - der Modellierung des zwischen Einführung der Maßnahme und der Rückwirkung auf den Nachhaltigkeitsindikator kompletten Pfades mit Hilfe groß veranlagter Modelle, - der Entwicklung direkter und indirekter Methoden zur Messung der Einführungskosten von Politikmaßnahmen, - der Bezifferung der im Zuge der Maßnahmenanwendung kalkulierbaren Risiken mit Hilfe stochastischer Modelle, - der Gestaltung eines Instruments zur Entscheidungsfindung, welches in der Lage sein sollte, politische Prioritäten bzw. dementsprechende Konsequenzen auf den Anspruch hin zu untersuchen, Risiken minimal zu halten und gleichzeitig die ökonomischen, ökologischen, Energie- und Gesundheitsaspekte möglichst günstig entwickeln zu können; schließlich noch - der Durchführung der Politikanalyse im Hinblick auf die Ausarbeitung systematischer Methoden zur explorativen Analyse von Alternativen in einer stochastischen Umgebung mit multiplen Zielsetzungen. Um die Kosten der Einführung von Politikmaßnahmen (wie z.B. von CO2-Reduktionszielen) sowie ihre Rückwirkung auf Nachhaltigkeitsindikatoren ( z.B. Energieverbrauch oder Treibhausgasausstoß) zu beziffern, wurde ein integriertes Bewertungsmodell (PACE-IAM) eingesetzt, welches sich aus einem intertemporalen, Multisektoren-, Multiregionen-, angewandten Gleichgewichtsmodell der globalen Wirtschaft und Energienutzung sowie einer Beschreibung des Klimasystems in reduzierter Form zusammensetzt.
Für die wirtschaftliche Analyse energietechnischer Anlagen z.B. im Rahmen einer Neuplanung oder eines Austauschs ist frühzeitig eine hinreichend genaue Kenntnis der Kosten erforderlich, um verschiedene Versorgungskonzepte relativ zueinander bewerten zu können. Aktuelle Investitions- und Betriebskosten lassen sich in der Praxis selbst für eine überschlägige Kostenabschätzung im ersten Planungsstadium nur mit großem Zeit- und Kostenaufwand ermitteln. Es gibt zwar verschiedene Ansätze, aus Preisanfragen bei Herstellern mathematisch definierte Kostenfunktionen abzuleiten, doch diese können nur eine Momentaufnahme darstellen und sind oft schon zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht mehr aktuell. Unser Ziel war die Entwicklung eines Kostenfunktions-Servers, der Kostenfunktionen energietechnischer Anlagen im Internet bereitstellt. Dabei wurden Betriebs- und Kapitalkosten in Abhängigkeit typischer Systemparameter über einen großen Skalenbereich beschrieben. Ingenieurbüros und Planungsabteilungen können nun als Nutzer online Preise abfragen und müssen nicht - wie bisher - Angebote unterschiedlicher Hersteller einholen. Die Aktualität der Kostenfunktionen wird durch die Mitarbeit von Anlagenherstellern erreicht, die in regelmäßigen Abständen ihre Preise und Anlagendaten zur Verfügung stellen und im Gegenzug kostengünstige und sehr zielgerichtete Werbemöglichkeiten erhalten. Dies und der Einsatz moderner Kommunikationstechniken lassen einen hohen Gebrauchswert und eine rege Nutzung des Kostenfunktions-Servers erwarten.
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