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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFG Institut für Gebirgsmechanik GmbH durchgeführt. Die Arbeiten haben das Ziel, Instrumentarien für die Nachweise zur sicheren Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in untertägigen Steinsalzformationen weiterzuentwickeln und für die Anwendung zu qualifizieren. Die untersuchten Instrumentarien bestehen aus 1) physikalisch fundierten Stoffmodellen, mit denen in Simulationsberechnungen das thermo-mechanische Verhalten des Wirtsgesteins unter verschiedenen Einflüssen beschrieben und verlässlich in die Zukunft extrapoliert wird; 2) Verfahrensweisen bei der Bestimmung charakteristischer Parameterkennwerte; 3) Vorgehensweisen bei der numerischen Modellierung untertägiger Strukturen im Steinsalz. Mit den Arbeiten sollen die Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung und insbesondere zum Langzeitverhalten eines Endlagersystems verbessert werden. Dazu besteht noch zwingend F&E-Bedarf zu den in AP 1-4 genannten Themen. Die Analyse, Diskussion und physikalische Beschreibung der genannten Phänomene wird durch exemplarische Simulationen mit endlagerrelevanten Detailmodellen sowie in AP 1 und 2 durch experimentelle Untersuchungen unterstützt. Abschließend werden in AP 5 die Erkenntnisse in einem komplexen gebirgsmechanischen 3D-Modell zusammengeführt und die Ergebnisse einem kritischen Vergleich unterzogen. Das Vorhaben konzentriert sich auf den WIPP-Steinsalztyp clean salt aus flacher Lagerung. Das Vorhaben besteht aus den folgenden Arbeitspaketen. Jeder Partner entwickelt in AP 1-4 sein Stoffmodell basierend auf den experimentellen Ergebnissen und gemeinsamen theoretischen Überlegungen weiter. Die Überprüfung erfolgt in AP 5. AP 1 Verformungsverhalten bei kleinen Deviatorspannungen AP 2 Einfluss von Temperatur und Spannungszustand auf die Schädigungsrückbildung AP 3 Verformungsverhalten infolge von Extensionsbelastungen AP 4 Einfluss von Grenzflächen im Steinsalz auf die Verformung (Wechsellagerung) AP 5 Virtueller Demonstrator AP 6 Administrative Arbeiten.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LAV Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH durchgeführt. Das Projekt 'BioXfrac' hat die Entwicklung, Implementierung und den Test einer dezentralen Prozesskette zur nachhaltigen Bereitstellung von hochwertigen Grundstoffen aus bislang schwer nutzbarer non-food-Biomasse zur stofflichen Nutzung zum Ziel. Dies wird durch die Weiterentwicklung einer Aufschluss- und Fraktionierungstechnologie erreicht. Damit können faserige Biomassen wie z.B. Sägespäne, Landschaftspflegeholz sowie andere grasartige Lignocellulosen in chemisch nutzbare Stoffe umgewandelt werden, indem nach Fraktionierung der Rohstoffe eine enzymatische Hydrolyse der aufgeschlossenen Biomasse erfolgt. Es soll nach dem Prinzip einer integrierten Nutzungskaskade ein möglichst vollständiger und energieautarker Abbau der Eingangsstoffe bei minimalem Logistikaufwand erreicht werden. Ein solches integriertes Konzept ist derzeit nicht umgesetzt. Im Umfeld des Spitzenclusters kann diese einmalige Konstellation realisiert und demonstriert werden. Die Aufgabestellung wird von drei Industrieunternehmen und zwei Forschungseinrichtungen im interdisziplinären Verbund bearbeitet. Die im Projekt geplanten Prozessschritte sind sukzessive in aufeinander abgestimmte Teiltechnologien und entsprechende Anlagenbausteine umzusetzen. Dabei wird stark mit anderen Spitzenclusterprojekten interagiert um bestehende Prozesseinheiten zu nutzen und um auf bestehendes Know-how aufzubauen. Anschließend ist ein entsprechender Anlagendemonstrator zu errichten und schrittweise in Betrieb zu nehmen.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WABIO Technologie GmbH - Entwicklungszentrum Neukirchen durchgeführt. Die WABIO Technologie GmbH ist einer der gewerblichen Partner im Verbundforschungsvorhaben im Rahmen des Spitzen-Clusters 'BioEconomy'. Als Beitrag zu einer innovativen Gesamtlösung des Forschungsverbundes werden die besonderen Erfahrungen des Verbundpartners WABIO bei der biotechnologischen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfallbiomassen eingesetzt und projektbezogen weiterentwickelt. Aus den einzelnen Prozessschritten der geplanten Biomassekonversion sollen ausgewählte Reststoffe einer stofflichen und energetischen Verwertung in einer solchen Weise zugeführt werden, dass zielstellungsgemäß die sich ergebenden Prozessenergieanforderungen in Form von Elektroenergie, Wärmeenergie und Kälteenergie vollständig aus der Reststoffverwertung erfüllt werden können. Dabei soll zugleich ein Maximum der in den eingesetzten Biomassen enthaltenen Pflanzennährstoffe in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden können. Dazu sind Arbeitstechniken zu entwickeln und in einer als Demonstrator nutzbaren Versuchsanordnung zu demonstrieren. Gemäß dem beigefügten Ablaufplan für die Aktivitäten des Verbundpartners WABIO werden die gesamten geplanten Leistungen insgesamt 18 Arbeitspaketen zugeordnet: Neben der Aufgabe der Feinabstimmung und der laufenden Koordinierung der Arbeiten der Verbundpartner betrifft dies die Bewertung der verfügbaren prozessrückstände , die Durchführung von laborativen Untersuchungen zur energetischen Nutzungsfähigkeit dieser Prozessrückstände und dgl.

Brennstabverhalten im Betrieb und bei Störfällen

Das Projekt "Brennstabverhalten im Betrieb und bei Störfällen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Gesamtziel ist die Methodenentwicklung zur Beschreibung des thermo-mechanischen Brennstabverhaltens bei Reaktivitäts- und Kühlmittelverluststörfällen (RIA und LOCA) und dem Lastfolgebetrieb (LFB). Die Methoden dienen der Brennstabintegritäts-Bewertung während des Betriebs und bei Störfällen. Die derzeit verfügbaren Methoden berücksichtigen die aktuellen, an die Brennstäbe gestellten, Anforderungen nicht im ausreichenden Maße. Hierzu zählen erhöhte Brennstoffabbrände, neue Beladeschemen, der verstärke Einsatz von Mischoxid-Brennstoff (MOX) und häufigere Leistungsänderungen. Sie dienen zur Erweiterung des GRS-Brennstab-Codes TESPA-ROD, der dann auch unter den neuen Bedingungen zur Beurteilung genutzt werden kann. Dieses Vorhaben baut auf den Erkenntnissen des Vorhabens RS1518 auf.

Subproject: Thermomechanical basis for thin glass tempering

Das Projekt "Subproject: Thermomechanical basis for thin glass tempering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Statik und Konstruktion, Fachgebiet Statik durchgeführt. Tempered glass is one of the most important goods required for solar energy conversion products, especially in photovoltaics. The market development shows that thinner tempered glasses (thickness less than 3 mm) are very promising to allow for a light, easy-to transport and easy-to mount end user product. The tempering process itself requires a huge amount of energy during the heating phase and the quenching phase. Especially the cooling phase is crucial, because forced convection with pressurized air is required in order to achieve high heat transfer coefficients that are needed to achieve the required mechanical product properties. The goal of the project is to further develop the thin glass tempering process, reduce the amount of energy required during this process and develop a thin glass photovoltaic panel prototype. The research also increases the basic knowledge to reduce the energy consumption of the traditional thick glass tempering processes. A) Thermo-mechanical analysis of the thin glass tempering process (TU Darmstadt, TU Tampere, Glaston) B) Temper process optimization for thin glass tempering by change of machinery equipment (TU Darmstadt, TU Tampere, Glaston, CentroSolar Glas) C) Mechanical analysis and production of new thin-glass PV-panels (TU Darmstadt, TU Tampere, Centro Solar).

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ventury GmbH Energieanlagen durchgeführt. Entwicklung funktionalisierter Folien und Schichten, die unter Verwendung von Ligninen und Ligninderivaten hergestellt werden. Dafür werden Abbauprodukte von Ligninen ebenso wie derivatisierte und partikuläre Lignine abgewendet. Es sollen Kunststoffe mit neuen oder verbesserten Materialeigenschaften, wie hoher Kratzfestigkeit, elektrischer Leitfähigkeit, chemischer Stabilität gegenüber Oxidationsmitteln, UV-Stabilität sowie elektrochemischer Wirksamkeit und antimikrobieller Wirksamkeit entwickelt werden. Innovative Basis ist der thermomechanische Aufschluss von nachwachsenden Rohstoffen zur Erzeugung von hochreinem Lignin und von Ligninabfällen zur Herstellung von Derivaten als Basisstoffe für die Konstoffherstellung. Die Entwicklungsarbeiten sind wie folgt strukturiert: Entwicklung der Prozessstruktur beim Aufschluss zellulosehaltiger Rohsubstrate für die Synthese von reinem Lignin und von Synthesebausteinen als polymere Grundstoffe, Methodenentwicklung für die Analytik von Lignin und deren Monomeren, Entwicklung einer Laboranlage mit 500 ml Reaktorgröße zur Feindiagnostik der Betriebsmatrix zur Lignin und Lignanextraktherstellung, Laborversuchsreihen zur Ligninsynthese und zur Erzeugung von Synthesebausteine als KS-Grundstoffe aus Lignin, Applikationsentwicklung zur Produktextraktion, Versuchsreihen am Pilotsystem zur Validierung der Laborergebnisse im scalierbaren Maßstab für die Ligninsynthese und für die Herstellung von Ligninderivaten.

Teilvorhaben 4: Ligninbasierte Harze und Klebstoffe, Schäume und Gießharze

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Ligninbasierte Harze und Klebstoffe, Schäume und Gießharze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RAMPF Polymer Solutions GmbH & Co. KG durchgeführt. Bei diesen Versuchen soll die prinzipielle Eignung der Ligninfraktionen und -derivate in Polyurethan- und Epoxid-Formulierungen aufgezeigt werden. Wichtig ist dabei insbesondere, dass bestehende Anforderungen an Gießharzsysteme erfüllt werden. Dies sind insbesondere niedrige Mischviskositäten der A- und B-komponente, das schwund- und spannungsarme Aushärten der Gießharze und ein hoher Widerstand gegen mechanische und elektrische Einflüsse. Wesentlich für die Eignung sind ferner eine geringe Wasseraufnahme und eine gute Hydrolysebeständigkeit sowie eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit. Neben der Bestimmung der Kinetik sowie mechanischer Kenngrößen wie Härte nach Shore D (DIN 53505), Zugfestigkeit und Dehnung nach DIN 53455 sind hier insbesondere thermomechanische und elektrische Kenngrößen zu ermitteln. Um die Eignung als Elektrogießharz zu ermitteln, werden die linearen Ausdehnungskoeffizienten nach DIN 53752, die Glasübergangstemperaturen nach DIN 53445 sowie die Dielektrizitätskonstante nach DIN 53483 ermittelt. Ergänzt werden müssen die Untersuchungen der beschriebenen PU- und Epoxid-Systeme durch Haftungsprüfungen auf den unterschiedlichsten Untergründen. Für die Elektrogießharze gilt, dass zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften umfangreiche Reihenversuche mit den unterschiedlichsten Gewichtsanteilen Lignin-/Standardkomponente, unterschiedlichste Mischungsverhältnisse A/B-Komponente und entsprechende Variationen der Formulierungsbestandteile erforderlich sind.

Tempergy-Glass: Energy efficient tempering of thin glasses for solar energy next generation products

Das Projekt "Tempergy-Glass: Energy efficient tempering of thin glasses for solar energy next generation products" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SolarWorld Industries Sachsen GmbH durchgeführt. Vorgespanntes Glas ist eines der wichtigsten Bestandteile solarer Produkte und dies speziell in der Photovoltaik. Die Marktentwicklung zeigt, dass dünneres, vorgespanntes Glas (kleiner als 3 mm) sehr viel Potential bezüglich Lichtausbeute, Transportkosten- und Montageoptimierung für das Endprodukt hat. Der Vorspannprozess des Glases erfordert einen sehr hohen Energieeinsatz während der Heiz- und der Abkühlphase. Besonders der Abkühlprozess (Quenche) mit sehr hohem Druckluftverbrauch ist notwendig, um die hohen Abkühlraten zu erzielen. Diese Abkühlraten sind notwendig, um die erforderliche mechanische Stabilität der Gläser zu erreichen. Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung des Abkühlprozesses, die Reduktion des Energieverbrauches und die Herstellung von Dünnglas-Solarmodul-Prototypen. Die Untersuchungen erweitern darüber hinaus das Wissen über Analytik und Charakterisierung der dünnen Gläser. Hier werden auch Vor-Normative Arbeiten durchgeführt und neuartige Forschungsarbeiten getätigt, da die Glas-Normen zum Stand der Technik nur bis zu einer Stärke von 3mm definiert und spezifiziert sind. Paket A) Thermo-mechanische Analyse des Vorspannprozesses (Tempering) für Dünnglas TU Darmstadt, TU Tampere, Glaston, Solar Factory Paket B) Optimierung des Vorspannprozesses für Dünnglas durch Anpassung des Anlagenequipments TU Tampere, Glaston Paket C) Produktion und mechanische Analyse von Dünnglas Solarmodulen TU Darmstadt, TU Tampere, Solar Factory.

Smart bonding: Umweltschutz durch ökonomische und ökologische Verbesserung von Pulverlackeigenschaften

Das Projekt "Smart bonding: Umweltschutz durch ökonomische und ökologische Verbesserung von Pulverlackeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karl Wörwag Lack- und Farbenfabrik GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes, ist die Entwicklung von Pulverlacken mit einem innovativen Eigenschaftsprofil für den Möbelmarktsektor, sowie die Übertragung und Anpassung des Bondingprozesses auf das Thema SMART-Bonding. Die Idee, welche hinter diesem Projekt steckt, ist die Ablösung der konventionellen Lacksysteme durch die umweltschonenderen Pulverlacksysteme. Die Inspiration des Projektes entstand aus der Entwicklung von Effektpulverlacken. Dieser Prozess soll nun dazu verwendet werden, Pulverlacke mit einem innovativen Eigenschaftsprofil zu entwickeln. Die bisher untersuchten Themenblöcke, um die Idee des Smartbondings zu untersuchen waren noch nicht zielführend. Die einfache Übertragung des Effektbondingprozesses auf den Smartbondingprozess ermöglicht die schnelle Prüfung auf Machbarkeit von weiteren Smartbonding-Ideen.

VP-3.2./BioWPC

Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. Das Teilvorhaben 'Charakterisierung und Bewertung' hat die Zielstellung eine umfassende werkstoffmechanische Charakterisierung der im Verbund generierten Werkstoffe, Halbzeuge und Bauteile zu gewährleisten. Mit den ermittelten Kenndaten werden auf der einen Seite die variierenden Herstellungsmethoden bewertet. In iterativen Schritten, in enger Kooperation mit den anderen involvierten Teilvorhaben werden die optimalen Prozessfenster gefunden. Auf der anderen Seite liefert das Teilvorhaben die Parameter für den Aufbau einer Datenbasis für den Einsatz der innovativen BioWPC-Systeme. Des Weiteren wird durch die Bestimmung der Materialkennwerte die Ausgangsbasis für die Simulation des Werkstoff- und Bauteilverhaltens unter komplexen Belastungen gelegt. Nur eine statistisch abgesicherte Datenbasis erlaubt, mit den für die Materialklassen charakteristischen Streuungen, Sensitivitätsanalysen durchzuführen. Dies wird benötigt um eine gleichbleibende Qualität der Bauteile und Halbzeuge auch bei prinzipbedingten Streuungen in den Verfahrensabläufen und Schwankungen der Eigenschaften der aus nachwachsenden Rohstoffen (Problem der Jahrgänge) generierten Werkstoffe zu garantieren. Die Innovation besteht darin, Verbundwerkstoffe aus 100Prozent nachwachsenden Rohstoffen mit deutlich verbesserten Eigenschaften gegenüber herkömmliche Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC) für konstruktive Anwendungen zu generieren. Bei den herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffen handelt es sich um Verbundwerkstoffe, typischerweise aus Holzmehl von Nadelhölzern und Kunststoffen wie z.B. Polypropylen und Polyethylen. Diese Werkstoffe werden hauptsächlich als Deckings eingesetzt. Problem ist zum einen, dass diese herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffe nicht in konstruktiven Anwendungen eingesetzt werden können. Zum anderen kommt es in den nächsten Jahren durch den von der Bundesregierung angestrebten Waldumbau von Nadelholzwäldern hin zu Misch- und Laubwäldern zu einer Verknappung des Rohstoffes Nadelholz, das bisher für die Holz-Polymer-Werkstoffe verwendet wird. Durch den Waldumbau wird Buchenholz in großen Mengen zur Verfügung stehen. Um verbesserte Eigenschaften zu erreichen, werden als Verstärkungsfasern thermomechanisch und chemisch aufgeschlossene Buchenholzfasern verwendet, die in niedrigschmelzende Polyamide auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Biocaprolactam, Aminoundecansäure bzw. C10/C12-Dsiäuren / Diamine aus Rizinusöl) eingebunden werden. Das Teilvorhaben begleitet und ermöglicht die Wertschöpfung im Verbund vom Rohstoff Buchenholz bis zum komplexen Bauteil für die Endanwendung und liefert somit einen essentiellen Beitrag zum Verbundvorhaben als auch zum Bioökonomie - Cluster. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erzielten Ergebnisse und produzierten Werkstoffe erfüllen den Wunsch der Industrie und der Kunden nach ökologisch nachhaltigen Produkten.

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