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Projekt SeEiS - Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im Stromsektor

Das SeEiS-Forschungsvorhaben zielt auf die Weiterentwicklung der bislang angewandten Methodik zur Emissionsbilanzierung der im deutschen Stromsektor eingesetzten erneuerbaren Energieträger ab. Im Hinblick auf die zunehmende Vernetzung des europäischen Strommarkts sollen zukünftig auch die Effekte des deutschen Stromaußenhandels bei der Emissionsbilanz adäquat Berücksichtigung finden. Hierfür werden die europaweit vermiedenen Erzeugungsmengen aus konventionellen Kraftwerken modellgestützt quantifiziert, welche in den Jahren 2013 bis 2018 durch die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern in Deutschland substituiert wurden. Der vorliegende Abschlussbericht stellt die Ergebnisse sowie die Vorgehensweise und die verwendete Datengrundlage im SeEiS-Projekt vor. Quelle: Forschungsbericht

Projekt SeEiS - Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im Stromsektor

Das Umweltbundesamt erstellt seit 2007 eine regelmäßig fortgeschriebene Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger [UBA_2018], welche die vermiedenen Treibhausgas- und Luftschadstoffemissionen durch den Einsatz erneuerbarer Energien (EE) in Deutschland in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr ausweist. Ziel des Forschungsvorhabens "Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im Stromsektor" (SeEiS) ist die Weiterentwicklung der Methodik zur Quantifizierung der verdrängten konventionellen Stromerzeugung durch die deutsche EE-Stromerzeugung. Im Hinblick auf die zunehmende Vernetzung des europäischen Strommarkts wird insbesondere untersucht, in welchem Ausmaß die wachsende EE-Einspeisung in Deutschland den Einsatz konventioneller Kraftwerke im Ausland beeinflusst. Diese Effekte sind bei der Emissionsbilanzierung adäquat zu berücksichtigen. Im vorliegenden Bericht werden die angewandte Methodik und die verwendete Datengrundlage im SeEiS-Projekt vorgestellt. Um die Substitutionseffekte zu ermitteln, wird die reale Entwicklung des europäischen Stromerzeugungssektors einem kontrafaktischen Entwicklungspfad vergleichend gegenübergestellt, welcher keine EE im deutschen Strommix beinhaltet. Für letzteren Fall wird mithilfe des europäischen Strommarktmodells ELTRAMOD zunächst ein plausibler hypothetischer deutscher Kraftwerkspark ohne EE-Technologien bestimmt. Anschließend wird der europaweite Kraftwerkseinsatz für den realen und den kontrafaktischen Fall in stündlicher Auflösung modellgestützt berechnet. Aus den Unterschieden zwischen dem realen und dem kontrafaktischen Kraftwerkseinsatz werden die Substitutionseffekte durch die deutsche EE-Stromerzeugung abgeleitet. Quelle: Forschungsbericht

Teilvorhaben 1: Ganzheitliche Entwicklung und Bewertung der Oekoeffizienz

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Ganzheitliche Entwicklung und Bewertung der Oekoeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Life Cycle Simulation durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Substitution der petrochemischen Rohstoffe durch nachwachsende Rohstoffe im Bereich Innenraum- und Fassadenfarben. Hierzu sollen die Möglichkeiten für den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen systematisch an bestehenden Rezepturen untersucht werden. Den Schwerpunkt bilden dabei die Bindemittel aufgrund ihres großen Anteils in der Rezeptur von Farben. Das Vorhaben wird in Zusammenarbeit zwischen den drei Firmen Sto AG, BASF AG und der LCS GmbH durchgeführt. Die BASF übernimmt im Rahmen des Verbundvorhabens die Synthese der Bindemittel sowie deren Charakterisierung hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften. Die Sto AG formuliert mit den neuen Bindemitteln Modellrezeptruren für Innenraum- und Fassadenfarben. Von der LCS GmbH wird eine ganzheitliche Betrachtung von der Entwicklung von Produkten druchgeführt. Dies beinhaltet neben der Bewertung der anwendungstechnischen Eigenschaften der Farbrezepturen auch die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit und der Ökologie der entwickelten Farbrezepturen.

Teilvorhaben 1: Verfahrenstechnische Optimierung, Bewertung und Umsetzung der reduktiven Hydrothermolyse von Zuckern

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Verfahrenstechnische Optimierung, Bewertung und Umsetzung der reduktiven Hydrothermolyse von Zuckern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dow Deutschland, Werk Rheinmünster durchgeführt. Durch reduktive Hydrothermolyse sollen einfache Zucker wie Glucose, Fructose oder Xylose mit einem hohen Anteil chemisch nahezu äquivalenter Hydroxylgruppen in C2-, C3-, C4-, C5- und C6-Polyole mit dem Ziel umgewandelt werden, eine neue Rohstoffbasis für Polyole zur Herstellung von Kunststoffen wie z. B. Polyestern oder Polyurethanen bereitzustellen. Die ausgewählten Zucker zeichnen sich durch eine hohe Anzahl von Hydroxylgruppen neben einer Aldehyd- bzw. Ketogruppe aus. Ziel ist es nun, die Struktur des Kohlenstoffgerüsts und die Hydroxylgruppen zu erhalten und die Aldehyd- bzw. Ketogruppe zu reduzieren. Da bei erhöhten Temperaturen gearbeitet wird, treten wegen des zunehmenden Acidifizierungspotentials des Wassers Kondensationsreaktionen zu Furanen oder Spaltungsreaktionen zu Bruchstücken auf. Durch die Gegenwart des zuvor aus Kohlenmonoxid und Wasser in situ erzeugten Wasserstoffs wird eine Oxidation der gebildeten Reaktionsprodukte verhindert und gleichzeitig eine Reduktion der Carbonylfunktion angestrebt.

Teilvorhaben 3: Emissionsprognose von PU-Kernen

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Emissionsprognose von PU-Kernen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAGMA Gießereitechnologie Gesellschaft für Gießerei-, Simulations- und Regeltechnik mbH durchgeführt. Sandkerne aus kunstharzgebundenen Quarzsanden werden in Giessereien zur Herstellung von Gussteilen (z.B. Automobilindustrie) eingesetzt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung emissions- und gasarmer (umweltschonender) Kernbindemittel zur Reduktion von Emissionen und Gasfehlern (Blasen in Gussteilen). Zur Erreichung dieses Zieles werden als begleitende Werkzeuge: 1) ein Messsystem zur Gasmengenbestimmung, 2) ein Softwareprogramm zur Berechnung des entstehenden Kerngasvolumens benoetigt und im Rahmen des Projektes entwickelt. Das Projekt ist in folgende Arbeitschritte gegliedert: - Erarbeitung eines erweiterten Standes der Technik, - Aufbau und Optimierung einer Messapparatur zur Gasmengenbestimmung, -Entwicklung neuer emissionsarmer Kernbindersysteme, -Erprobung der neuen Bindemittel in Pilotversuchen in einer Giesserei der VAW - Entwicklung eines Programmmoduls zur Emissionsberechnung, - wissenschaftliche Auswertung und Berichterstattung. Neuentwickelte Kernbinder werden branchenweit oekologische und wirtschaftliche Vorteile sicherstellen. Die Vermarktung, Anwendung in Giessereibetrieben und Publikationen der Neuentwicklungen wird durch die Projektteilnehmer vorgenommen.

Anpassung des Viskoseprozesses/der Viskosefaserherstellung an den Einsatz von low-alpha Papierzellstoff aus heimischen Rohstoffen

Das Projekt "Anpassung des Viskoseprozesses/der Viskosefaserherstellung an den Einsatz von low-alpha Papierzellstoff aus heimischen Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Zielstellung des Vorhabens war es, aufbauend auf den Erkenntnissen des abgeschlossenen Vorläuferprojekts die Nutzung von Sulfatzellstoff für die Viskoseherstellung weiter voranzutreiben. Im Vorläuferprojekt konnte nachgewiesen werden, dass die Viskosefaser- und Viskosefilamentherstellung aus Papierzellstoff prinzipiell möglich ist. Als kritische Prozessgröße hatte sich die Filtrierbarkeit der als Zwischenprodukt auftretenden Viskose herauskristallisiert. Es gab erste Hinweise, dass der erhöhte Gehalt an Hemicellulose im Papierzellstoff die mögliche Ursache für die negative Beeinflussung des Filtrationsverhaltens ist. Der daraus abgeleitete Arbeitsschwerpunkt des Projekts waren Untersuchungen zum Einfluss der Hemicellulosen in den einzelnen Prozessstufen der Viskosefaserherstellung. Grundsätzlich sollten die Arbeiten auch den Wissensstand zum Viskoseprozess erweitern. Unter diesem Aspekt sind die Untersuchungen zur Substituentenverteilung der Cellulosexanthogenate durch NMR-Spektroskopie am Cellulosering zu sehen. Seitens des Zellstoffherstellers ZPR wurden modifizierte Zellstoffe bereitgestellt, die vergleichend zu drei Chemiezellstoffen umfassend charakterisiert und bis zu Viskosefilamenten verarbeitet wurden. Die Aktivierung der Zellstoffe erfolgte unter Einsatz von hemihaltigen Tauchlaugen. In den Zwischenprodukten sowie auch in der Faser wurde der Gehalt an Hemicellulosen analytisch verfolgt. Die hergestellten Viskosen wurden insbesondere hinsichtlich des Filtrationsverhaltens untersucht und auf der Filamentspinnanlage des IAP zu Filamenten nach einem Standardspinnprozess verarbeitet und die mechanischen Kennwerte der Fasern bestimmt. Ausgewählte Versuche wurden auf der Technikumsspinnanlage der LAG nachgestellt. Basierend auf den Erkenntnissen der 1. Projektphase wurde eine weitere Zellstoffmodifizierung durch ZPR durchgeführt und der resultierende Zellstoff unter optimierten Prozessbedingungen verarbeitet.

Use of a new type of anthracite curner and boiler in a power station

Das Projekt "Use of a new type of anthracite curner and boiler in a power station" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sophia-Jacoba GmbH, Steinkohlenbergwerk durchgeführt. Objective: To demonstrate the use of an innovative, low pollutant burner of low volability anthracite, in a power station, in combination with a boiler system linked to a coal mine, thus solving the problems of mineral oil substitutes, use of low volability coal, SO2 separation, nitrogen removal, adjustability and economy. General Information: The burner design, divided into pre-burner and main burner, means that the ignition and burning of the coal dust can be maintained without brick-lined burner walls and heated combustion air. Due to the type of air passage and course of combustion, the combusted ash is drawn off dry; the boiler can be dimensioned without the need to take waste gas loading into account. The direction of the air and combustion allows 'the cold' combustion with low NOx concentrations. By the addition of lime dust, waste gases are desulphurised in the burner. After grinding to dust, fine coal is passed from storage silos to 7 burners then passed for pre-burning where it is ignited using propane gas; this is gradually decreased (after warming the pre -burner) as the coal dust passes in. This, then, continues to burn by recirculation of hot exhaust gases and continuous glowing coal-dust residue at the end of the pre -burner/start of the main burner. Air supply is via nozzles at the end of the burner which allows combustion control, termination and separation of air particles for easy disposal. To reduce SO2, lime dust is added in the main burner. Waste gas is filtered prior to emission to the atmosphere. The advantage of low-volability coals are: - easier storage (fewer volatile components); - easier transport by road, without need for special measures; - no danger from explosion since anthracite dust is not self -igniting, and there is no risk to groundwater. It is comparable to gas or oil-fired systems from the viewpoint of handling, storage and burning. Achievements: The burners were able to ignite and burn low volatile coal in the combustion chambers of this unit, however, an operation of the boiler was not possible. Reasons were the temperature level, flow behaviour, heat expansion and instabilities of the feed water flow. Thus the project failed. The calculation of expected and actual simple payback was originally based on a comparison with oil burning installations. Based on today's oil price a re-evaluation does not turn out favourable for coal. Furthermore, a realistic comparison cannot be conducted due to the defective boiler.

Verbesserung der Qualitaet von Biogas mit dem Ziel der Erhoehung seines Heizwertes auf Heizgasstandard

Das Projekt "Verbesserung der Qualitaet von Biogas mit dem Ziel der Erhoehung seines Heizwertes auf Heizgasstandard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landeshauptstadt Stuttgart, Tiefbauamt durchgeführt. Objective: To construct a plant for the purification of biogas produced in a sewage treatment plant and to upgrade its calorific value. A projected 10 000 m3 of biogas will be processed daily. General Information: The biogas, which contains a high percentage of CO2, has a calorific value of 7.45 Kwh/m3. In addition, for final use H2S should be eliminated from the biogas. In order to reach the prescribed calorific value of 11.2 Kwh/m3 it may be necessary to add some hydrocarbons such as propane. The CO2 and H2S are removed in a regenerative alcanolamin process (MEA) for which the required steam of the MEA-lye is obtained from the sludge incineration plant. The condensate is conveyed back to the boiler on the sludge incineration plant. For purification the sewage gas has to go through the following process: - removal of CO2 and H2S by means of regenerative alcanolamine scrubbing; - drying, compression and absorption on activated aluminium oxide; - analysis of the CO2 content and dew point of the purified gas; - odorization with a pungent substance added by metering pump; - conditioning of the purified gas with LPG, to comply with the prescribed calorific value for fuel gas. Achievements: Experimental operation of the plant carried out from 5/9 to 11/9/1985 with the agreement of the Public Works Department and the City Gas Company was successfully completed. During this period approx. 40000 m3 purified sewage gas of natural gas quality were fed into the city's mains gas supply. The plant was thus deemed to be accepted and was transferred to the authority of the Public Works Department on 12/9/1985. Output Data of the plant were the following: Crude gas approx. 606 Nm3/h CO2 approx. 36 - 38 per cent vol. H2S approx. 270 - 320 mg/Nm3 N2 + 02 approx. 0.6 - 1.8 per cent vol. t approx. 20 deg. C. Purified gas max. 369 Nm3/h min. 128 Nm3/h. From commissioning in September 1985 until the end of 1988 3.8 million m3 of purified gas have been produced. This is equivalent to 3.7 million litres or 3.2 million kg of heating oil. The guaranteed performance of the plant is exceeded and the consumption of operating materials falls below the stated values. Despite increased output the guaranteed composition of purified gas is below the required levels. Operating costs of the main sewage plant are slightly reduced by sewage gas processing.

Verbrennung von Kohle fuer das Brennen von Ziegelsteinen

Das Projekt "Verbrennung von Kohle fuer das Brennen von Ziegelsteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Löhlein Ziegelwerke durchgeführt. Objective: To convert a brick kiln fired with heavy oil to coal firing and to examine the effects of the burning of coal on the specific heat consumption, the quality of the product and the occurring ashes. On the basis of preliminary examinations on other kilns, an energy saving of more than 55 per cent is anticipated compared with oil-firing. General Information: The brick tunnel kiln to be converted to coal firing is to be equipped with an intermittent coal firing facility and tested. For this purpose, the necessary coal preparation facilities (feed bunker, transport systems, hammer mill, daily bunker and coal stokers at the blowing in points) and the special burner systems are to be developed and adapted to suit the specified tunnel kiln. The overall system will then be tested and, if necessary, modified depending on the product quality. Finally, the operating efficiency of the coal firing facility is to be tested during a longer demonstration operation period. The concept for the coal firing facility was based on the use and testing or different types of coal with various grain sizes to be able to optimize the requirements on coal quality and grain size both for separation and charging. The driest possible fine coal with a grain size of 0 - 6 mm is necessary for the blowing device. The erected preparation facilities comprise a feed bunker, from which the rough coal is conveyed to the hammer mill via a dispatch belt. After being ground to the necessary grain size, the fine coal is transported by pipe chain conveyers to the dosing appliances on the tunnel kiln in the form of coal stockers. They intermittently charge a coal-air mixture into the combustion planes of the kiln through lateral slits via so-called guide tubes. The ends of the tubes, which are fitted with baffle plates, protrude into the combustion channel. They are incandescent (hot bulb ignition) and cause the ignition of the mixture. Charging is effected in a 30-second rhythm alternating with every fourth row of the burner tubes. In the cases of intermittent charging, the coal-air mixture is pressed against the baffle plate with a high pressure and passes into the furnace area via the lateral slits in the incandescent tubes. Combustion is almost explosive. The intermittent control of the air feed is effected by a central closed-loop control facility via solenoid valves. Achievements: In a 26 week operation period, a mean fuel consumption of 1500 kJ/kg of fired bricks including drying was achieved. This corresponds to an energy saving of about 42 per cent when compared to operation with heavy heating oil. Although the target was not achieved, a considerable saving quota was realized. In the meantime, the facility has been demonstrated to several hundred interested parties from the brick industry and has therefore made an important contribution to the necessary spread of the experience and information gained in the course of this project.

Use of rape as domestic and engine fuel substitute, fertiliser and cattle feed

Das Projekt "Use of rape as domestic and engine fuel substitute, fertiliser and cattle feed" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Entwicklungstechnologie durchgeführt. Objective: To use rape oil and straw as a substitute for diesel fuel for domestic and drying requirements, as fertiliser and a cattle feed. General Information: This project uses the rape produced from an area of 40 ha. Rape straw (150 to 200 t/y) will be pelletized and/or briquetted to obtain a fuel usable in an automatic loading combustion plant. The rape oil (4,000 l) obtained by a double screwpress will be used to fuel two different engines. After purification some will be used in a modified tractor engine, the remainder, after ethyl/methyl esterification, in a conventional diesel engine. Residual straw (30 to 200 t) will be ploughed-in for soil improvement while the high oil content (70 to 75 t) rape cake will be used as cattle feed. The oil extraction is made by use of a double screw press from Monforts + Reiners Co. The press is fed directly from the seed store. The oil flows with the pressing temperature of 60 deg. C. to settling tanks. The residues are passed back to the filling funnels. The oil passing through a 10 mu filter and is stored in the filling station for later use, either directly in the rape-oil tractor, or for transesterification. The rape meal (expeller cake) is automatically transported to a silo which is cleared regularly by the transporter of the animal feed mill. A small scale transesterification unit is being developed for on-farm operation. The use of new kinds of catalysts with long duration stability and a high degree of automatic operation and control of process parameters allows for operation of the chemical process by agrotechnologists without a special formation. The unit is designed for optimum process performance, high product quality, minimum energy requirements and high reliability of the equipment. The preceeding transesterification for the free acids with an acidic catalysts is continuous and is double batch for the basic catalytic step for transesterification of the triglycerides. A separation and wash-out step guarantees the quality of the final products: methylester as diesel fuel and glycerol for the chemical industry. The straw-pelletizer unit consists of a chipping unit which reduces the straw-bales into 2 to 5 cm long stalks. These are intermediately stored in a buffer from where they are transferred by a screw-conveyor to the pelletizer, which operates with dentate matrix and rollers. The high-density pellets are fed to a cooler and conveyed to a silo. The electric energy for the unit is generated by a methylester fuelled diesel-generator set.

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