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Klimaschutzmodellregion Sauerland, Teilvorhaben: Entwicklung digitaler Wasserstoffnachweise

Erschließung und Versorgung von Bestandsgebäuden und Neubauentwicklungen der Stadt Bad Lauchstädt mit klimaneutraler Wärme, Teilvorhaben: Entwicklung von Versorgungskonzepten mit Abwärme und Wasserstoff aus Großelektrolysen

Tripelelement-Stabilisotopensignaturen zur Untersuchung des atmosphärischen Chlormethanbudgets

Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.

Organisches Material im anoxischen Milieu: Energie entschlüsselt Komplexität

Binnengewässer sind wichtiger Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs, da sie der terrestrischen Biosphäre entstammende Biomasse (organisches Material, OM) aufnehmen und umsetzen. Gelöstes OM beeinflusst Farbe und Zustand der Gewässer und subventioniert als Energieträger das aquatische Nahrungsnetz. Der Umsatz des OM wird von dessen oxidativer Mineralisation getrieben, daher wird die Sauerstoffverfügbarkeit als kritischer Einflussfaktor gesehen. Jedoch findet auch in sauerstofffreien, anoxischen Zonen rege Produktion, Mineralisation und Transformation von OM statt. Die chemische Zusammensetzung des OM wird in anoxischen Zonen auf spezifischen Reaktionspfaden transformiert. Zu diesen Pfaden gehört (1.) der bevorzugte Abbau von energiereichen OM-Fraktionen, (2.) die Anreicherung von mikrobiellem OM, sowie (3.) der Einbau von anaerob entstandenem Wasserstoff in OM. Anoxische Zonen sind in kontinentalen und marinen Gewässern bereits heute weit verbreitet. Ihre weitere Ausdehnung ist vorhergesagt. Trotzdem ist unklar, unter welchen Bedingungen die anoxischen Reaktionspfade aktiviert werden und wie sie gemeinsam den Kohlenstoffkreislauf und aquatische Ökosystemfunktionen beeinflussen. Ziel dieses Projekts ist es daher, das Zusammenspiel anoxisch ablaufender OM Transformationen aufzuklären. Zu diesem Zweck entwickeln wir eine OM Charakterisierung basierend auf der (Gibbs-) Energie seiner molekularen Bestandteile. Die Energieeigenschaften des OM dienen als Bezugssystem, mit dem sich aktive Reaktionspfade einschließlich ihre spezifischen Einflussfaktoren unterscheiden lassen. Auf Grundlage dieses Bezugssystems können wir die orts- und substratspezifischen Faktoren identifizieren, die mit der molekulare OM Zusammensetzung variieren. Entlang aquatischer Netzwerke werden wir dann analysieren, wie anoxische Zonen einen spezifischen Fingerabdruck im OM formen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden eine neuartige, energiezentrierte Charakterisierung von organischem Material begründen. Damit können wir langfristig unser Verständnis des Umweltverhaltens von OM, insbesondere unter anoxischen Bedingungen, verbessern.

Elektrolyse mit Nutzung von Brauchwasser als Schnittstelle zur biologischen Methanisierung und Ozonierung, Teilprojekt BWB: Pilotanlagenbetrieb unter Einbeziehung des Klärwerks für die Elektrolyse mit Nutzung von Brauchwasser als Schnittstelle zur biologischen Methanisierung und Ozonierung

GrueH2Ro - Grüner Wasserstoff aus Rostock

Herkunftsnachweise für Gas, Wasserstoff, Wärme-Kälte: Möglichkeiten rechtlicher, prozessualer und technischer Umsetzung der Register und der Konversion

Die zweite Erneuerbare Energien-Richtlinie (EU) 2018/2001 („RED II“) verpflichtet EU-Mitgliedstaaten, Herkunftsnachweis-Systeme (HKN) von Strom auf erneuerbare Gase (wie Wasserstoff und Biomethan) sowie Wärme und Kälte auszuweiten. Dies schafft eine transparente, rechtssichere Grundlage für die Handelbarkeit und Vermarktung grüner Energieprodukte. Die Forschungsarbeit analysiert die marktlichen und rechtlichen Interdependenzen der neuen Register. Die Hauptaufgabe beim Aufbau des neuen HKN-Registers für Gase ist eine effiziente Einbettung in die bereits etablierte nationale Registerlandschaft. Diese Harmonisierung ist entscheidend, um eine Doppelvermarktung von erneuerbarem Gas zu verhindern und somit die Glaubwürdigkeit sämtlicher Nachweissysteme dauerhaft zu gewährleisten. Anwendungsfälle bilden die kommende Gaskennzeichnung, die Nachweisführung bei internationalen Wasserstoff-Importen sowie die Klimaberichterstattung. Um die Komplexität des Handels von strombasiertem Gas (das einen parallelen Nachweis im Stromregister erfordert) effizient zu lösen, schlagen die Forschenden eine Registerportal-Architektur vor. Ziel dieser Plattform ist es, mehrere logische Register (HKNR für Gase, Wärme/Kälte etc.) administrativ zusammenzufassen, um Synergien zu nutzen und dennoch den spezifischen Anforderungen jedes Geschäftskontextes gerecht zu werden.

BGR Energiedaten 2023 - Daten zu Entwicklungen der deutschen und globalen Energieversorgung

Mit den Energiedaten legt die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) Daten und Fakten zur weltweiten Verfügbarkeit, der Förderung sowie zum Import und Export von Energierohstoffen vor. Dies umfasst Daten zu fossilen Energierohstoffen und zu erneuerbaren Energieträgern. Die Datentabellen (Energiedaten) werden jährlich herausgegeben und hier wie gewohnt kostenfrei zum Download angeboten. Die veröffentlichten Datensätze zur Situation bei den erneuerbaren Energieträgern einschließlich Geothermie und Wasserstoff, sowie bei den Energierohstoffen Erdgas, Erdöl, Kernbrennstoffen und Kohle mit Stand Ende 2022 sind ein klassifiziertes und bewertetes Extrakt der Energierohstoff-Datenbank der BGR. Neben der Abschätzung des geologischen Inventars an Energierohstoffen mit belastbaren Aussagen zu Reserven und Ressourcen werden die Energiemärkte bezüglich der weltweiten Entwicklung von Produktion, Export, Import und Verbrauch betrachtet. Die Energiedaten dienen der rohstoffwirtschaftlichen Beratung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), der deutschen Wirtschaft und Wissenschaft sowie der Öffentlichkeit.

Physicochemical soil property data for archive samples of the Saxon agricultural soil monitoring program

The continuous agricultural soil monitoring program (BDF) by the Saxon State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG) is operational since 1995, collecting and analysing samples periodically from 60 monitoring sites across Saxony, Germany. This dataset provides physicochemical soil property data for 920 archive samples available from the Saxon soil information system FIS Boden, including soil organic carbon, total nitrogen, various total and extractable elemental contents, soil pH, cation exchange capacity, and particle size distribution. Additional soil physical data (bulk density, soil water retention) have been merged from undisturbed sample data, resulting in a total of 123 variables, though with varying availability. This dataset provides the majority of reference data for the mid-infrared soil spectral library for agricultural soils in Saxony, Germany.

Entwicklung innovativer PECVD-Beschichtungsverfahren für metallische Bipolarplatten zur Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren, Teilvorhaben: Anlagen- und Prozessentwicklung für die korrosionsresistente Beschichtung von metallischen Bipolarplatten

Die Abkehr von fossilen Energieträgern wird in den kommenden Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg der Wasserstofferzeugung führen. Im Mittelpunkt steht dabei die Elektrolyse, bei der mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. PEM-Elektrolyseure (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseure) besitzen hierbei ein großes Potential, da sie eine hohe Dynamik bei kompakter Bauweise erreichen können. Einer größeren Verbreitung von PEM-Elektrolyseuren stehen allerdings relativ hohen Investitionskosten entgegen, die u.a. dem Einsatz von Bipolarplatten aus Titan geschuldet sind. Bei anderen, metallischen Bipolarplatten kommt es auf Grund der elektrochemischen Korrosion zu einem hohen Verschleiß und kurzer Lebensdauer. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, Beschichtungsverfahren für metallischen Bipolarplatten zu entwickeln, welche zu einer deutlichen Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren beitragen. Als Trägermaterialien werden kostengünstige Metalle, wie Edelstahl aber auch Aluminium betrachtet. Die Beschichtung mit Si, C, Ti o.ä. erfolgt mittels Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD), womit die Einbindung in die industrielle Serienfertigung sichergestellt wird.

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