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Wissenschaftliche Unterstützung der Arbeitsgruppe Effizient mobil

In der Verkehrserschließung der Universität Kassel hat sich in der letzen Zeit die Situation zugespitzt: Die Belastung der Straßenbahnlinien zum Holländischen Platz hat stetig zu genommen, starke bis unzumutbare Überfüllung der Bahnen in den Spitzenstunden ist mittlerweile die Regel. Der Übergang der Aus- und Einsteiger von der derzeitigen Haltestelle zur Hochschule ist zudem in der Kapazität an der Grenze bis hin zur Gefährlichkeit. Pläne der Umgestaltung verzögern sich aus verschiedenen Gründen immer wieder. Auch die Situation im Radverkehr ist stark verbesserungswürdig. Der Anteil der Studierenden, die mit dem Rad zur Universität kommen ist im Vergleich zu anderen Hochschulorten immer noch unterdurchschnittlich, die Ursachen sind von der Existenz eines sehr kostengünstigen Zuganges zum ÖV (Semesterticket) bis hin zu der unzureichenden Infrastruktur für Radverkehr in Kassel und einem offenbar fehlenden Bewusstsein der Studierenden vielfältig. Ein höherer Anteil der Studierenden im Fahrradverkehr wäre aber sehr wünschenswert und könnte die Situation im ÖPNV entspannen. Insgesamt muss es darum gehen, die Verkehrserschließung der Universität Kassel so zu gestalten, dass die günstige räumliche Ausganglage der Hochschule auch zu einem nachhaltigen Verkehrsverhalten führt. Dies würde die Universität auch in den Bemühungen um eine insgesamt gute CO2-Bilanz stark stützen. Angesichts der gegenwärtig begrenzten Potenziale der Stadt Kassel (zahlreiche Personalwechsel) und der offensichtlichen Notwendigkeit einer zeitlichen Beschleunigung der naturgemäß durch Planungsverfahren und Bauvorbereitungen langfristigen Prozesse der infrastrukturellen Verbesserung der Hochschulerschließung ist es angebracht, durch wissenschaftliche und organisatorische Unterstützung der Universität einen sinnvollen Beitrag zu leisten. Dabei kommt es darauf an, wissenschaftliches Material anzubieten und durch Unterstützung des Präsidiums im Interesse der Hochschule liegende Maßnahmen frühzeitig zu identifizieren, zu verdeutlichen und ggf. gegenüber der Stadt Kassel zu vertreten. Im Einzelnen werden folgende Aufgaben wahrgenommen: FG Integrierte Verkehrsplanung/Mobilitätsentwicklung (Prof. Holzapfel) - Verbesserte Anbindung aller Standorte an die studentischen Wohnquartiere- Verbindung der verschiedenen Hochschulstandorte über Fahrradstraßen - Überdachte Fahrradstellplätze auf dem Campusgelände - Fahrradhaus/Servicestation mit Meisterwerkstatt (Modell Uni Hamburg) - Förderung von E-Bikes. FG Verkehrsplanung und Verkehrssysteme (Prof. Sommer) - Konkrete Verbesserungsvorschläge im ÖPNV (z. B. Taktung Straßenbahn, verstärkter Einsatz von Bussen, die das Campusgelände direkt anfahren) - Verbesserung von Jobticket/Semesterticket - Intermodale Angebote - Mobilitätsportal im Intranet. Beide Fachgebiete bearbeiten die Aufgaben einer stärkeren Beteiligung der Universität an KONRAD sowie des Aufzeigens von Mobilitätsmöglichkeiten für Mitarbeiter in Form eines Welcome-Pakets. (Text gekürzt)

Instrumente für eine nachhaltige Entwicklung im Tourismus

Das Vorhaben zielt darauf ab, Instrumente (weiter) zu entwickeln, die eine nachhaltige Entwicklung des Tourismus auf der Angebots- und Nachfrageseite unterstützen. Mit diesen Instrumenten sollen Transparenz und Vergleichbarkeit sowie Sicht- und Buchbarkeit nachhaltiger Reiseelemente oder auch der gesamten Reisekette ermöglicht werden. Langjährige, regelmäßige Erhebungen - unter Beteiligung BMUV über ReFoPlan-Vorhaben - zeigen, dass die Einstellung der Bevölkerung zum umwelt- und sozialverträglichen Reisen kontinuierlich ansteigt. Trotz der hohen Einstellungswerte gibt es in der Umsetzung deutlich weniger Urlaubsreisen, bei denen tatsächlich auf Nachhaltigkeit geachtet wurde. In der Begründung wird u.a. eine mangelnde Auffindbarkeit entsprechender Angebote genannt. Zudem kann die Verantwortung für nachhaltig ausgerichtetes Reiseverhalten nicht alleine den Verbraucher*innen überlassen werden sondern ist bereits in die Angebotsgestaltung zu integrieren und transparent abzubilden. Hierfür sind Nachhaltigkeitszertifizierungen im Tourismus ebenso in der Diskussion wie einheitliche, vergleichbare Kriteriensets und Berechnungstools, um den CO2-Fußabdruck oder den 'ökologischen Rucksack' einer Reise bzw. ihrer Bestandteile abzubilden. Über Stakeholder-Beteiligungen, Branchendialoge u.ä. soll die Entwicklung unterstützt, die Instrumententauglichkeit diskutiert und ihre Umsetzung erprobt werden. Die Ergebnisse sind in geeigneten Formen (Veröffentlichungen, Online-Tools, Workshop / Konferenz) zu verbreiten und zur Anwendung vorzuschlagen

Planungsunterstützung für die Solarisierung der Gebäudehülle in Neubau und Bestand, Teilvorhaben: Visualisierung

Architekt*innen, Planer*innen, Projektentwickler*innen und Komponentenhersteller*innen werden immer häufiger mit der Forderung nach einer ausgeglichenen CO2-Bilanz des Gebäudes durch die Integration von PV in Dach und Fassade konfrontiert. Hoher Planungsaufwand durch fehlendes Know-how und geringe Erfahrung verhindern jedoch oft die Umsetzung solcher Ziele. Schwierige Fragen sind oft: - Welche Flächen können und sollen mit PV belegt werden? - Welche Akteure sind wann im Bauprozess zu involvieren? - Ist der eingeschlagene Weg wirklich realisierbar? Gibt es (mehrere) Anbieter? - Wie soll die Energie genutzt werden (Eigenbedarf)? Werden Flächen für Speicher und Trassen benötigt? - Kostenermittlung und Erträge: Ist die Maßnahme wirtschaftlich? Konkret werden im Projekt Grundlösungen für die Verwendung von PV an Gebäuden erarbeitet. Die Einbindung von Herstellern sichert die Realisierbarkeit. Um den Handwerkermangel abzumildern, werden neben Handwerkern alle Solarfachkräfte adressiert. Digitale Modelle werden kurzfristig in einem neuen Industriestandard als VDI-Richtlinie zur Verfügung gestellt und über die Mitarbeit in diversen Normungsgremien veröffentlicht.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU

Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2023 in Kraft treten soll. Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nachhaltige Solarmodule, Herstellungs- und Recyclingverfahren zu entwickeln und im Produktionsmaßstab zu demonstrieren, die die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Insbesondere werden die folgenden Nachhaltigkeitsmerkmale entwickelt: (1) Recyclebarkeit und Einsatz von Sekundärrohstoffen, (2) geringer Material- und Energieverbrauch bei der Modulherstellung, (3) Vermeidung umweltbedenklichen Stoffe, (4) Reparierbarkeit des Solarmoduls, (5) Erhöhung des Jahresenergieertrages und der Modulzuverlässigkeit (Degradationsrate, Lebensdauer, Ausfall). Die Material- und Solarmodulentwicklungen werden ganzheitlich mit einer Lebenszyklusanalyse bewertet. Als Ziel gilt es, einen CO2-Fußabdruck von unter 20 g CO2eg/kWh zu erreichen und Konzepte aufzuzeigen, die den Bedarf an Blei, Antimon und Fluor im Modul bei gleichbleibenden Kosten eliminieren, das Recycling als Sekundärrohstoff ermöglichen, die Reparatur der Bypass-Dioden erlauben und eine geringe Degradation und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Reduzierung von n-Hexan-Emissionen im Abgas von Olmühlen

Regionale und energieautarke Produktion von grünem Wasserstoff durch die direkte Kopplung eines Moduls zur Methanpyrolyse an eine Biogasanlage, Teilvorhaben: Entwicklung des Gesamtkonzepts der Pilotanlage, des Umschaltmodus und der Gasreinigung der Pyrolyseprodukte

Die verstärkte Umwandlung von Biomasse in hochwertige Energieträger und hier vor allem in Wasserstoff wird in den nächsten Jahren eine entscheidende Rolle in der Erreichung der nationalen Ziele zur Emissionsreduktion spielen. Durch die Verwendung von biogenen Rest- und Abfallstoffen zur Produktion von Biogas wird bereits ein wichtiger Beitrag geleistet. Das resultierende Biogas wird durch seine Verbrennung jedoch fast ausschließlich für die Erzeugung von Strom und Wärme verwendet, wodurch somit erneut CO2 freigesetzt wird. Ein entscheidender Beitrag für die Reduktion der Treibhausgasemission kann mithilfe dieses Vorgehens folglich nicht geleistet werden. Aus diesem Grund ist das Ziel des Projekts die Entwicklung eines energieautarken Plasma-Pyrolyse Moduls zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Biomasse mit gleichzeitiger CO2-Entnahme in Form von immobilisiertem Kohlenstoff. Hierfür wird innerhalb der Projektarbeiten eine innovative Verfahrenskette aus Biogasaufbereitung, Umsetzung des Biomethans zu Wasserstoff über einen Mikrowellen-Pyrolysereaktor und die Reinigung des Wasserstoffs entwickelt. Zusätzlich wird die Stromerzeugung für den Spaltungsprozess über ein angegliedertes BHKW entwickelt und dieses Gesamtverfahren zu einer Pilotanlage zusammenführt. Durch die Kopplung des Reaktors an Biogasanlagen wird erstmals die Möglichkeit einer dezentralen Wasserstoff-Produktion mit negativem CO2-Fußabdruck geschaffen und praxisnah demonstriert.

Geologische und verfahrenstechnische Möglichkeiten der Erdwärmenutzung am Standort der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)

Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.

Nutzung von CO2 im Heißwind zur Effizienzsteigerung im Hochofen, Teilprojekt 1: Modellbildung / Simulation des Hochofens und Verbundkoordination

Energieeffiziente additive Fertigung durch Rezirkulation von Pulvermaterial und Energieströmen, Teilvorhaben: Technologiedemonstration

Dieses Vorhaben avisiert eine energieeffiziente Technikumanlage für optimale Metall-Pulver- und Inertgasaufbereitung für die additive Fertigung mit kontinuierlicher Überwachung und Regelung der Prozesse sowie normgerechte Dokumentation, sodass es allerhöchste Anforderungen aus der Produktion für Klasse-1-AM-Bauteile erfüllt und gleichzeitig den Anforderungen an eine signifikante Reduktion des Endenergieverbrauchs und des CO2-Footprints gerecht wird sowie zur Ressourcenschonung beiträgt. Erstmalig wird durch eine lückenlose Qualitätsüberwachung der Güte des Pulvers und der Anlagenumgebung, unter anderem im Sinne der Sicherheit und Effizienz, kontinuierlich kontrolliert, geregelt und dokumentiert. Im Sinne der Endenergieverbrauchsreduktion soll die Nutzung des bereits hergestellten Pulvers (insbesondere Titan) für die additive Fertigung maximiert werden. Aktuell wird das Material für hochbeanspruchte Bauteile, wie es beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt wird, nur 1 bis fünfmal rezykliert. Das heißt, dass ein Großteil, des Pulvers, nicht mehr für die Fertigung solcher Teile zur Verfügung steht, sondern entsorgt wird, da es den hohen Anforderungen nicht mehr genügt und durch Neupulver ersetzt werden muss. Die Herstellung des Neupulvers verbraucht mit etwa 25 MJ/kg ca. das 20 bis 30- fache der Energie gegenüber einer Aufbereitung des Pulvers mit Hilfe der geplanten Anlage. Als Anwender der additiven Fertigung sieht BENSELER in einem ressourceneffizientem Umgang mit Energie und Verbrauchsmaterialien einen erheblichen Beitrag zur Standortsicherung in Deutschland und Europa.

ETOS: Elektrochemische Carboxylierung vom Mehrfachbindungssystem zu freien Carbonsäuren, E-CACAO - Teilprojekt C

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