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s/ressourcenschoning/Ressourcenschonung/gi

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Potentiale für eine weitergehende Elektrifizierung (PowEr)

Aus Gründen der Energieeffizienz, Ressourcenschonung und Treibhausgas-Minderung zeichnet sich ab, dass die Verkehrsarten möglichst elektrifiziert werden sollten. Sofern das nicht möglich ist, muss der Endenergiebedarf durch andere Kraftstoffe gedeckt werden, die langfristig treibhausgasneutral her- und bereitgestellt werden müssen. Batterien wurden in den letzten Jahren deutlich leistungsfähiger (gravimetrische und volumetrische Energiedichte) und werden auch absehbar noch besser und günstiger. Zukünftig sollten dadurch weitere Verkehrsmodi batterieelektrisch betrieben werden können und andere noch umfassender als bisher. Dies ermöglicht geringere Bedarfe an anderen Endenergieträgern und einen geringeren Energiebedarf. Im Vorhaben sollen die jetzigen und insbesondere zukünftigen Möglichkeiten der Batterie-Technik in Anwendungen des Verkehrs detailliert untersucht werden. Die verkehrsträgerseitigen Anforderungen der jeweiligen charakteristischen Segmente der Verkehrsarten (z.B. Fähren, Binnenschiffe, Zweiräder, Linienbusse) an die Energieversorgung müssen dazu detailliert aufgeschlüsselt werden, um diese anschließend ggf. wieder clustern zu können. Welche Arten von Energiespeichern werden dafür benötigt bzw. jetzt schon entwickelt, welche Kostenentwicklungen sind zu erwarten? Batterietechnisch sind alle Ansätze zu identifizieren, die in den nächsten 2 bis 3 Dekaden aus heutiger Sicht relevant werden könnten. Die Beurteilung erstreckt sich auch auf die Risiken der Technik und die Kritikalität von Rohstoffen. Für die auch zukünftig nicht realistisch elektrifizierbaren Verkehrsträger wäre zu untersuchen, welche Energieträger (PtG-H2, PtG-Methan, PtL) und Antriebe dann, unter Berücksichtigung der Energieeffizienz, Ressourcen und THG-Minderung, als geeignete Alternative erscheinen. Diese Arbeiten sind die Grundlage für eine Abschätzung des zukünftigen Endenergie- und Primärenergiebedarfs im Verkehr, was in drei Szenarien ermittelt werden soll.

Verfahrensentwicklung und prototypische Anwendung zum Recycling von vernetzten Schaumstoffabfällen

Zielsetzung: Kunststoffbasierte Schaumstoffe spielen eine wichtige Rolle in vielen Anwendungen, wie Koffereinsätzen oder Verpackungspolster, aber auch in Matratzen oder medizinischen Kissen. Dabei fallen bereits während der Herstellung Schaumstoffabfälle durch Schnittreste an (Post-industrial), als auch nach der Nutzungsphase (Post-consumer). Nach heutigem Stand ist das Recycling von kunststoffbasierten Schaumstoffen insbesondere vernetzter Schaumstoffe jedoch kaum möglich. Die Gründe sind vielfältig: geringe Dichte bei gleichzeitig hohem Volumen und dem damit verbundenen hohen logistischen Aufwand erschweren bereits einen effektiven Transport. Dazu kommt, dass abhängig von der chemischen Zusammensetzung das Recycling technisch mit den etablierten Methoden nicht immer möglich ist. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt werden deshalb mit dem Schaumstoffverarbeiter Fa. Kretschmar zukunftsfähige Recyclingmöglichkeiten untersucht. Hauptziel des Projekts 'R-Schaum' ist daher die Entwicklung einer innovativen prototypischen effektiven Recyclinglösung, die es ermöglicht vernetzte PE Schäume wirtschaftlich und werkstofflich nutzbar zu machen. Unter wissenschaftlich-technischen Gesichtspunkten steht dabei besonders die Untersuchung und Entwicklung geeigneter Zerkleinerungstechnologien der vernetzten PE-Schäume im Fokus. Dadurch soll für eine optimale Verarbeitung vernetztes Material als Füllstoff in unvernetztem PE beigemischt werden. Im Zuge dessen soll eine optimale Partikelmorphologie ermittelt und anhand der Qualität der resultierenden Rezyklate festgestellt werden. Diese soll es ermöglichen die zerkleinerten Schaumstoffabfälle als Füllstoff wieder in die Schaumproduktion zurückzuführen, oder in Spritzgussanwendungen als Verstärkungsmaterial Rohstoffe zu ersetzen. Im Idealfall würde die Wiederverwendung als Recyclinggranulat zur Herstellung von Neuware einen komplett neuen Closed-Loop Rohstoffkreislauf schaffen, der bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht existiert und überregional sowie brachenübergreifend von hoher Wichtigkeit wäre.

Hocheffiziente, kostengünstige und langlebige Natrium-Ionen-Batterie Zellen

Zielsetzung: Batterien spielen eine entscheidende Rolle in der Transformation der (Strom-)Wirtschaft zu einer CO2 neutralen Zukunft. Die Emissionsreduktion hängt primär vom vorliegenden Strom- bzw. Energiemix ab. Einerseits für den Energieaufwand während der Erzeugung, andererseits während ihres Betriebs. Überdies dürfen CO2 Emissionen für die Erzeugung, Raffinierung und den Transport von Grundmaterialien nicht vernachlässigt werden. Hier setzen die in diesem Projekt beschriebenen Innovationen an. Aktuelle State-of-the-Art LIB Batterien verwenden einerseits nicht weltweit geläufige Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit. Diese Rohstoffe werden primär in China raffiniert. Die so hergestellten Ausgangsmaterialien werden dann ihrerseits erneut über weite Strecken transportiert. Anodenseitig wird aktuell Graphit verwendet. Beispielsweise stammen sowohl natürlicher (74%) als auch synthetischer Graphit (51%) primär aus China, weswegen chinesische Exportrestriktionen auf diesen essentiellen Zellbestandteil ein zusätzliches Hemmnis für die europäische LIB Technologie darstellen. Zusätzlich bedürfen LIB Batterien deutlich mehr CO2 in der Herstellung aufgrund der Anforderung an die Trockenräume, was bei NIB zumindest mit zusätzlicher Forschung deutlich reduzierbar wäre. Im Gegensatz dazu beruhen die Materialien für hier entworfene NIB auf weltweit geläufigen Mengenrohstoffen, was sowohl Kosten, CO2 Emissionen, Umweltbelastungen, und eben auch Abhängigkeiten von außereuropäischen Ländern minimiert. Für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Wirtschaft sind billige Energiespeicher essenziell. Seit langem werden in den Roadmaps NIB als die beste Zukunftstechnologie bezeichnet, um möglichst kostengünstige Energiespeicher zu bauen. Daher wurde ein Konzept der vertikalen Integration entlang der Wertschöpfungskette erarbeitet, dass mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit, binnen von zwei Jahren zu einem NI-Batteriepack Prototyp führen soll. Der große Vorteil darin besteht in der raschen Weitergabe von Innovationssprüngen an den Prototypen und eventuellen Produkten. Die Zielsetzung ist eine Zelle mit einer Energiedichte von 180 Wh/kg zu entwickeln, welche dann in Endanwendungen wie Gabelstapler, Heimspeicher, und stationäre Speicher eingesetzt werden kann. Durch den angestrebten niedrigen Preis pro kWh für NIB’s sind alle Anwendungen mit einer niedrigen bis mittleren Energiedichte denkbar. Fazit: In diesem Projekt wurde eine Methode entwickelt, um Mangan-dotiertes preussisch Weiss deutlich langlebiger zu machen - mit Zyklenzahlen, die man auch von Lithium-Eisen-Phosphat Akkus kennt, die schon bisher als sehr langlebig gelten. Durch die Erhöhung Spannung können der wesentliche Nachteil der geringeren Energiekapazität von preussisch Weiss mitigiert werden. Das so entstandene Material kann nicht nur LFP, sondern auch NiCd und Blei-Säure Batterien ersetzen.

Steigerung der Entwässerung von Klärschlämmen durch ein innovatives Hochspannungssystem bei gleichzeitiger Minimierung des Energieverbrauchs und Reduktion von Treibhausgasen

Web-basierte Visualisierung und Kommunikation sowie web-basierter Transfer von Informationen zur Siedlungsentwässerung mittels Open-Source-Software

ÖKOPROFIT-Einsparergebnisse

Bei ÖKOPROFIT® (ÖKOlogisches PROjekt Für Integrierte Umwelt-Technik) handelt es sich um ein Umweltberatungsprogramm, das Unternehmen und Einrichtungen durch vorsorgenden Umweltschutz wirtschaftlich stärkt. Das Programm steht für die Zusammenarbeit von Kommunen, Unternehmen sowie Einrichtungen und Fachleuten, welche die hierdurch entstehenden Synergieeffekte nutzen. Ziel ist es, dass die teilnehmenden Betriebe und Einrichtungen ihre Ressourcen effizient einsetzen und gebrauchen. Durch ein System koordinierter umwelt- und ressourcenschonender Maßnahmen wird es Unternehmen sowie Einrichtungen ermöglicht, ihre Betriebskosten zu senken. Ein Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Reduktion des Energie- und Wasserverbrauchs sowie der Abfallreduktion und der Erhöhung der Materialeffizienz, auch als Beitrag zum Klima- und Umweltschutz. Das MUNV NRW fördert seit dem Jahr 2000 die Kommunen aus NRW bei der Entwicklung und Umsetzung von ÖKOPROFIT-Projekten in Ihrer Region. Im Rahmen der Bewilligung durch das Umweltministerium liegen Name und Anzahl der geförderten Kommunen/Kreise und die Name und Anzahl der beteiligten Unternehmen vor.

Untersuchung einer automatisierten aluminiumsilikat-basierten Brennstoffadditivierung von Holzhackschnitzeln zur Emissionsminderung von Biomasseheizkraftwerken - Nachbewilligung

Digitalisierung in der Forsttechnik (Digi4+)

Zielsetzung: Der vorliegende Projektentwurf zielt darauf ab, die Kosten- und Energieeffizienz sowie die möglichen Umweltauswirkungen von forstlichen Wertschöpfungsketten durch Digitalisierung im Maschinen- und Prozessbereich zu verbessern. Die Praxistauglichkeit der Anwendungsbeispiele steht dabei besonders im Focus. Im Detail sollen nachfolgende Fragestellungen beantwortet werden: Räumlich explizite Abschätzung der Schadholzmengen nach einem Windwurfereignis für eine Modellregion sowie Entwicklung eines optimalen Aufarbeitungskonzepts. - Mit welchen Werkzeugen, Methoden und Modellen kann das Ausmaß und die räumliche Konzentration der geworfenen/geschädigten Bäume schnellstmöglich ermittelt werden? - Wie können geschädigte Bäume sicher geerntet werden, um Pilz- oder Insektenbefall und Feuerrisiko vorzubeugen und um eine Wiederaufforstung zu ermöglichen? - Wie kann die Qualität des Holzes durch effiziente Lagerung und Konservierung erhalten werden, um Lieferungen an die holzverarbeitende Industrie und damit das Einkommen der Waldbesitzer zu erhalten? Evaluierung der wissenschaftlichen und praktischen Anwendbarkeit von sog. Smart Services (z.B. Husqvarna Fleet Services oder Stihl Smart Connector) bei der Motorsäge. Durchführung von Produktivitätsstudien mit dem Ziel die Effizienz und Ergonomie bei der Motorsägentätigkeit zu verbessern. Entwicklung eines Tools für Mastseilgeräte, welches Produktions- und Betriebsparameter für weitergehende Analysen (z.B. Produktivität, Treibstoffverbrauch usw.) zur Verfügung stellt sowie die Kommunikation mit anderen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette erlaubt. Implementierung von StanForD als Datenstandard. Optimierung der Holzernte am Steilhang durch Einsatz innovativer Technologien. Der Schwerpunkt liegt bei der hochmechanisierten Holzernte mit Motorsäge und Mastseilgerät mit Prozessor im Baumverfahren sowie der traktionswindenunterstützten vollmechanisierten Holzernte mit Harvester und Forwarder im Sortimentsverfahren. Effizienzsteigerungen, Treibstoffverbrauchsreduktion und Ressourcenschonung (Bestand und Boden) sind dabei die wichtigsten Optimierungsziele. Bedeutung des Projekts für die Praxis: In Zukunft werden in Wirtschaft und Gesellschaft die Relevanz und das Ausmaß der Digitalisierung noch stärker zunehmen. Das vorliegende Projekt soll die Akzeptanz der Akteure entlang der Wertschöpfungskette Holz im Zusammenhang mit Digitalisierungsentwicklungen steigern und Ihnen die Bedeutung und Chancen der Digitalisierung besser bewusstmachen. Aus der Sicht der Forstwirtschaft kann die erfolgreiche Anwendung von digitalen Technologien nicht nur zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen, sondern liefert in Zeiten des Klimawandels wichtige Impulse zur Steigerung der Energie- und Kosteneffizienz sowie Ressourcenschonung in Kontext mit einem klimaangepassten Waldmanagement. Der digitale Wandel unterstützt die nachhaltige Entwicklung und den Klimaschutz. (Text gekürzt)

Simulations- und KI-gestützte Optimierung des Widerstandspunktschweißens hochfester Aluminiumlegierungen für die Fertigung von Leichtbau-Fahrzeugkarosserien

Simulations- und KI-gestützte Optimierung des Widerstandspunktschweißens hochfester Aluminiumlegierungen für die Fertigung von Leichtbau-Fahrzeugkarosserien, Teilvorhaben: Untersuchung und Modellierung des Widerstandspunktschweißens von Aluminiumlegierungen

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