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Fischwanderung ohne Grenzen Zur Durchgängigkeit an Wasserstraßen: Fischen die Reise erleichtern - Fische auf Wanderschaft: Wasserstraßen verbinden

Die frei fließenden und staugeregelten Flüsse unter den Bundeswasserstraßen sind für die Fische wichtige Verbindungsgewässer zwischen den Habitaten im Meer und an den Flussoberläufen. Fische, die große Distanzen zurücklegen, orientieren sich an der Hauptströmung und werden deshalb an Staustufen entweder zum Kraftwerk oder zum Wehr geleitet. Dort gibt es keine Möglichkeit mehr, aufwärts zu wandern, wenn nicht in der Nähe der Wehr- oder Kraftwerksabströmung eine funktionierende Fischaufstiegsanlage vorhanden ist. Da Schiffsschleusen keine kontinuierliche Leitströmung erzeugen, werden sie von den Fischarten, die der Hauptströmung folgend lange Distanzen zurücklegen, nicht gefunden. Arten, die auf ihrer Wanderung nicht der Hauptströmung folgen, können auf- oder abwandern, wenn sie eine offene Schleusenkammer vorfinden. Flussabwärts: Fische vor Kraftwerken schützen und vorbeileiten: An Staustufen ohne Wasserkraftanlagen ist die abwärts gerichtete Wanderung über ein Wehr hinweg in der Regel unproblematisch. Voraussetzung: Das Wehr ist in Betrieb, die Fallhöhe beträgt nicht mehr als 13 Meter und im Tosbecken ist eine Wassertiefe von mindestens 0,90 Metern vorhanden. Dagegen können bei Abwanderung durch eine Kraftwerksturbine leichte bis tödliche Verletzungen auftreten. Diese turbinenbedingte Mortalität ist von der Fischart und der Körperlänge der Tiere sowie von Turbinentyp und -größe, der Fallhöhe und den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig. Um hier einen gefahrlosen Fischabstieg zu gewährleisten, sind die Betreiber von Wasserkraftanlagen nach Wasserhaushaltsgesetz verpflichtet, die Wasserkraftanlagen mit geeigneten Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation (z. B. mit Feinrechen und einem Bypass am Kraftwerk vorbei ins Unterwasser) aus- bzw. nachzurüsten. Flussaufwärts: Hier helfen nur Fischaufstiege: Verschiedene Untersuchungen der Durchgängigkeit an Rhein, Mosel, Main, Neckar, Weser, Elbe und Donau haben gezeigt, dass zwar ein großer Teil der Staustufen mit Fischaufstiegsanlagen ausgestattet ist, diese für die aufstiegswilligen Fische jedoch schwer zu finden oder zu passieren sind. Im Mai 2009 stimmten die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS heute: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, BMVI) folgendes Rahmenkonzept für die erforderlichen Arbeiten ab: - Aufstellung fachlicher Grundlagen, insbesondere zu fischökologischen Dringlichkeiten - Fachliche Beratung der WSV sowie Schulungen - Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die Erstellung eines technischen Regelwerks, und - Standardisierung der Anforderungen und Ausführung von Fischaufstiegs-, Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen. (Text gekürzt)

Erstmalige Demonstration einer Mikro- und Nanofiltrationsanlage zur Aufbereitung und Nutzung von Brauch- und Regenwasser in einer Wäscherei mit wissenschaftlicher Begleitung

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die ITEX Gaebler-Industrie-Textilflege GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen, das sich auf Berufskleidungs- und Textilleasing spezialisiert hat. Vor Projektbeginn fand keine Wasserbehandlung statt. Die Abwasserteilströme wurden gesammelt, zum Hauptkontrollschacht gepumpt und flossen von dort im Überlauf in den Kanal, wobei keine Angaben über die Wassermengen existierten. Ziel des Projektes lag darin, die bestehenden Verbräuche an Wasser, Waschmittel und Energie im Unternehmen mit Hilfe einer optimalen Nutzung der anfallenden Regenwassermengen und der Wiederaufbereitung des Brauchwassers mit Hilfe von Mikro - und Nanofiltration zu minimieren. Der jährliche Verbrauch von ca. 37.000 m3 Frischwasser sollte dabei um ca. 80 % verringert werden. Zusätzlich sollten ca. 15 % der verwendeten Waschmittel eingespart werden. Fazit: Die Vorreinigung von Schmutzwässern vor dem Passieren von Membrantrennanlagen wird von vielen Anlagenherstellern bei Angebotserstellung vernachlässigt; Nachrüstungen wie im vorliegenden Fall sind die mit zusätzlichem Zeit- und Kostenaufwand verbundenen Folgen. Ebenso wird von Anlagenherstellern häufig der Vorversuchsphase zu wenig Bedeutung zugemessen; es sollte bei neuen Anlagenkonzepten darauf geachtet werden, dass ausführliche Versuche an Versuchsanlagen mit Prozesswässern über mehrere Wochen im Betrieb durchgeführt werden. Nur dann kann die Eignung der einzusetzenden Module in Bezug auf die Prozesswasserinhaltsstoffe sicher festgestellt werden. Die Einsparpotentiale im Bereich des Wasserverbrauchs und der Wärmeenergie müssen vor dem Hintergrund der hohen Betriebskosten einer solchen Anlage (Stromverbrauch, Wartung und Reparatur) kritisch betrachtet werden. Für die weitere Optimierung der Anlage wurde in 2004 ein Klärdekanter in den Prozesskreislauf integriert. Zudem wurde die Nanofiltration in eine Umkehrosmose umgewandelt und damit die Reinigungsleistung des Systems stabilisiert.

The frequency stability challenge, Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik

Eine im Auftrag des FNN im VDE erstellte Studie von Ecofys und dem IFK empfiehlt die teilweise Nachrüstung von Solarstromanlagen, um die sogenannte 50,2-Hertz-Problematik zu lösen. Bis zur Einführung einer Übergangsregelung im April 2011 mussten sich Stromerzeuger am Niederspannungsnetz beim Überschreiten einer Netzfrequenz von 50,2 Hertz vom öffentlichen Netz trennen. Würde der seltene Fall einer Überfrequenz mit der heute installierten PV-Leistung eintreten, ginge deren zu diesem Zeitpunkt eingespeiste Leistung schlagartig verloren. Das Nachrüsten älterer Solaranlagen soll für diesen Fall Vorsorge treffen und rund 9 GW installierte Leistung ertüchtigen. Die Studie mit dem vollständigen Titel Auswirkungen eines hohen Anteils dezentraler Erzeugungsanlagen auf die System-/Netzstabilität bei Überfrequenz und Entwicklung von Lösungsvorschlägen zu deren Überwindung wurde von Ecofys und dem Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart verfasst. Auftraggeber sind die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber vertreten durch EnBW Transportnetze AG, der Bundesverband Solarwirtschaft e. V. (BSW-Solar) und das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE/FNN). Die Empfehlungen wurden am 1. September 2011 den Bundesministerien für Umwelt und für Wirtschaft vorgestellt.

Demonstration der emissionsarmen direkten H2-Verbrennung in Turbinen (für stationäre und mobile Anwendungen), Teilvorhaben: Prinzipversuche H2-Verbrennung

Das Teilprojekt 'Prinzipversuche H2-Verbrennung', das in das zugehörige Verbundprojekt H2_TURB eingebettet ist, hat das Ziel zur Entwicklung von flugantriebstauglichen H2-Brennerkonzepten anhand von Prinzipversuchen bei atmosphärischen Drücken am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beizutragen. Bei Fluggasturbinen ist in besonderem Maße die Stabilität und Sicherheit in einem weiten und transienten Betriebsbereich sicherzustellen. Zudem wird ein möglichst kompakter Aufbau des Verbrennungssystems angestrebt. Der Stabilitätsbereich und die Stickoxidemissionen von flugantriebstauglichen H2-Brennerkonfigurationen sollen sowohl für typische RQL-Brennkammern (Rich-Quench-Lean) als auch für magere Brennerkonzepte mit optimiertem Vormischgrad experimentell bestimmt werden. Relevante Phänomene wie insbesondere die Position der Flamme im Quench-Modul und im Düsennahbereich (für fette und magere Bedingungen) werden mittels unter anderem laseroptischen Messverfahren detailliert analysiert. Die detaillierten Messdaten des Teilprojektes werden im Rahmen des zugehörigen Verbundprojektes genutzt, um Defizite im aktuellen Modellierungsansatz zu identifizieren und Möglichkeiten der Verbesserung hinsichtlich der Vorhersagequalität zu untersuchen. Anhand der grundlegenden Ergebnisse werden Modifikationen identifiziert, um ein emissionsarmes Brennerkonzept für Wasserstoff mit insbesondere dem Fokus auf den Retrofit bestehender Flugtriebwerke zu realisieren. Durch die Untersuchung der hier vorgeschlagenen Konzepte entsteht ein besseres Verständnis für die Nutzung von Wasserstoff in Gasturbinen - für stationäre und mobile Anwendungen. Dies erweitert die bisherigen Erfahrungen im Bereich der Wasserstoffnutzung in stationären Gasturbinen und bietet die Chance Synergien zu nutzen und dadurch die Entwicklung zu beschleunigen.

Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik, Unterstützung bei PV-Umrüstungsprogramm

Zur Gewährleistung der Netzsicherheit und Bewältigung der 50,2 Hz Problematik sieht die im Mai 2012 vom Bundeskabinett verabschiedete Systemstabilitätsverordnung die Umrüstung von ca. 350.000 PV-Bestandsanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 14 GW bis Ende 2014 vor. In diesem Rahmen wurde Ecofys von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern beauftragt den Umrüstungsablauf zu unterstützen. Gemeinsam mit den Übertragungsnetzbetreibern erstellte Ecofys mehrere Listen, welche als Grundlage für die Planung und das Monitoring für die Umrüstung der PV Bestandsanlagen fungierten. Ecofys fragte dazu auch die notwendigen Daten von Wechselrichterherstellern ab und unterzog alle Daten einer Plausibilitätsprüfung. Zusätzlich wurden die erstellten Listen während der gesamten Umrüstung gemäß der Systemstabilitätsverordnung bei Bedarf aktualisiert.

Erforschung und Entwicklung emissionsneutraler Brennstoffzellengroßsysteme mit Methanolreformierung im Multi-Megawatt Bereich, Vorhaben: Entwicklung der hybriden Multi-MW Methanol- und Brennstoffzelleninfrastruktur an Bord

Demonstration der emissionsarmen direkten H2-Verbrennung in Turbinen (für stationäre und mobile Anwendungen), Teilvorhaben: Prototypentests

Für die Nutzung von Wasserstoff in Luftfahrttriebwerken gibt es bisher keine geeigneten Brennkammerkonzepte. Der ASt untersucht das Verhalten einer neu konzipierten flugtriebwerks-tauglichen Düse zur direkten Wasserstoff (H2)-Verbrennung in einer Rich-Quench-Lean (RQL)-Brennkammer unter Hochdruckbedingungen und adressiert dabei auch den Einfluss der Wasserdampfinjektion auf das Betriebsverhalten. Die neue Technologie kann auch für stationäre Gasturbinen in der Energie eingesetzt werden. Dieses Projekt konzentriert sich darauf, eine erste Antwort auf die Frage zu liefern, ob eine Wasserstoffnutzung in typischen RQL-Brennkammern von modernen Turbofan-Triebwerken sinnvoll möglich ist. Der Ansatz dieses Projekts ist es, möglichst nah an bestehenden Brennkammerkonzepten zu bleiben; dadurch wird ein Retrofit möglich. Der im Verbund entwickelte Injektor wird dabei an die Versuchshardware des DLR-Hochdruckprüfstands adaptiert und die Eindüsung von Wasserdampf in den Versuchsträger implementiert. Mittels konventioneller, optischer und laserbasierter Messmethoden wird das Brennerverhalten im angestrebten Betriebsbereich grundlegend sowie detailliert charakterisiert. Diese Charakterisierung erfolgt sowohl für die reine Wasserstoffnutzung als auch für die zusätzliche Dampfinjektion mittels Abgassensorik, Druckpulsationssonden und wissenschaftlichen Kameras zur Ermittlung von Lage, Form und Ausdehnung der Flammenreaktion. Die Messergebnisse dienen der Identifikation und dem Verständnis der dominierenden Prozesse der H2-Hochdruckverbrennung sowie als Validierungsdaten für industrielle Entwicklungstools.

Midspeed-Generator für Windturbinen mit einer Hochtemperatursupraleiter-Wicklung im Rotor, Teilvorhaben: Rotorentwicklung

Ziel des Teilprojekts in Zusammenarbeit mit den Partnern ist Design, Fertigung und Test eines 'HTS retrofit Rotors' für einen mid-speed Generator für die Windkraft. Dabei unterstützt das KIT ITEP in mehreren Arbeitspaketen mit der besonderen Expertise in Hochtemperatursupraleitern (HTS), in Kryotechnologie und im Design von HTS-basierten rotierenden Maschinen.

Wärmepumpenheizung mit gebäude-integrierten Wärmequellen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Gebäudeheizungssystems mit elektrisch angetriebener Wärmepumpe zur Nutzung von Außenluft und anderen Umgebungswärmequellen mit deutlich gesteigerter Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen Luft-Wärmepumpen. Neben der Außenluft soll Solarwärme genutzt werden, die mittels gebäude-integrierter Beton-Massivabsorber (Thermowand) gewonnen wird. Überschüssige Solarwärme wird mit Hilfe thermisch aktivierter erdberührter Betonbauteile - z.B. der Kelleraußenwände - oder mit Hilfe eines Erdkollektors im Untergrund unter dem Gebäude gespeichert. Die von der Thermowand während der Heizperiode abgegebene Wärme kann entweder direkt der Wärmepumpe zugeführt oder zur Regeneration des Erdkollektor-Wärmespeichers eingesetzt werden. Der Wärmespeicher dient als Mittelfristwärmespeicher zur Überbrückung kalter Betriebsphasen mit geringer Solarstrahlung im Winter. Der Speicher wird nicht als Saisonspeicher zur Deckung der gesamten Heizperiode ausgelegt. Das System kann auch eingesetzt werden, wenn die Dichte der Bebauung oder andere Beschränkungen der Nutzung von Erdkollektoren oder Erdsonden als Umweltwärmequelle entgegenstehen. Das System trägt zur nachhaltigen Wärmeversorgung bei und ist für verschiedene Gebäudeklassen anwendbar, das heißt für Neubauten von Ein- und Mehrfamilienhäusern und gewerbliche Bauten. Bei der Nachrüstung von Bestandsgebäuden sind jedoch spezielle Lösungen für die thermische Nutzung des Untergrunds erforderlich. Durch die verbesserte Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen Luft-Wärmepumpen soll das System wirtschaftlich konkurrenzfähig angeboten werden können. Im Vorhaben sollen Komponenten für das Wärmepumpen-Heizsystem mit mehreren Wärmequellen entwickelt werden, die für eine wirtschaftliche Umsetzung des Anlagenkonzepts zwingend erforderlich sind.

Photovoltaikdemonstrationsanlage Evangelische Kirchengemeinde Tiefenbach-Tittling

Gebäudecharakteristik und Konzeption der Anlagentechnik Evang. Kirche und Gemeindezentrum. Baujahr 1988. Brutto-Geschossfläche: ca. 200 qm Nutzung: Gottesdienste, Gemeindegruppen, Öffentliche Veranstaltungen Photovoltaikanlage ASE-Module mit 1,14 KW; Auf-Dach-Montage; SKN 1000 String Wechselrichter; Dachneigung 18 Grad. Fazit: Als eine der aller ersten Anlagen haben wir für viele anderen - sowohl Kirchengemeinden als auch Privatpersonen - eine weitreichende Impulswirkung setzen können und viele Nachahmer gefunden. Mutig und selbstbewusst hätten wir die Anlage von vornherein größer anlegen sollen etwa als 2,4 bzw. 3,0 kW-Anlage. Die punktuelle und reinvestive Nachrüstung kommt erheblich teurer und geht nur mühsam voran. Wir sind der DBU für die großzügige Förderung dankbar. Insbesondere Herr Martin Heins war stets freundlich, geduldig und zuvorkommend. Im gebührt besonderer Dank für die gute Zusammenarbeit. Es bleibt jedoch und wird immer wieder deutlich, dass die DBU eine verwaltete Behörde ist und die relative Unmenge von Formblättern und Vorschriften zeitraubend ist.

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