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Entwicklung einer Methode zur ressourceneinsparenden und CO2-reduzierenden Weiterverwendung von Rotorblättern im Infrastrukturbereich, Teilvorhaben: Entwicklung innovativer Zerteilungs- und Weiterverarbeitungsprozesse

Circular Economy menschengerecht gestalten, Teilprojekt: Arbeitsgestaltung in Kreislaufwirtschaftskonzepten für PV-Paneele - Sichtbarmachen von Ressourcen und Potenzialen zur Schaffung von Kooperationen und neuen Geschäftsmodellen

Reparatur und Wiederverwendung von Photovoltaikmodulen, Teilvorhaben: Entwicklung von Qualifizierungsmethoden für gebrauchte Photovoltaikmodule, Qualifizierung von Reparaturlösungen an defekten Photovoltaikmodulen

Obwohl Photovoltaik (PV) eine nachhaltige Energiequelle ist, liegt der Fokus der Photovoltaikbranche heute eher auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung als auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft, Reparaturfähigkeit und Lebensdauer einzelner Komponenten. Um die Klimaziele zu erreichen, muss die PV-Stromerzeugung in Deutschland deutlich ausgebaut werden. Das Ausbauziel der Bundesregierung bis 2030 liegt aktuell bei 216 GW installierte Leistung, bis 2045 müssen es rund 450 GW sein. Das entspricht einer Menge von ca. 20 Millionen Tonnen installierter PV-Module allein bis 2030. Ausgehend von einem jährlichen Ausschuss von 5 % der Module durch Defekte aber auch Repowering, ergeben sich ca. 1 Millionen Tonnen Elektroschrott pro Jahr. Um eine Kreislaufwirtschaft auch in der PV-Branche zu etablieren, müssen diese PV Modulen möglichst repariert anstatt recycelt werden. Das Forschungsprojekt RENEW setzt hier an. Ziele Teilvorhaben 2ndlifesolar: - Integration einer neuartigen ortsaufgelösten Hochspannungsisolationsprüfung in das bestehende Prüfumfeld zur Prüfung von gebrauchten PV-Modulen - Nutzung der HV-Prüfung zur Bewertung der Raparaturfähigkeit bisher als Abfall anfallender PV-Module - Entwicklung, Erprobung und Qualifizierung von Reparaturverfahren für bisher irreparable PV-Module mit Isolationsdefekten - Qualifizierung von reparierten PV-Modulen im industriellen Maßstab - Reduzierung des Abfallaufkommens an PV-Modulen mit schadhaften polyamidbasierten Rückseitenfolien durch geeignete Reparaturlösungen und die Weiternutzung von frühzeitig ausfallenden PV-Modulen ermöglichen - Begünstigung einer nachhaltige Kreislaufwirtschaft im PV-Bereich

Verschenken statt Wegwerfen

Recyceln statt wegwerfen, dies gilt auch für die Weiternutzung von gut erhaltenern Gebrauchsgegenständen. Hier werden berlinweit Einrichtungen gelistet, die verschiedene noch gebrauchsfähige Güter entgegennehmen und an Bedürftige weiter vermitteln.

Aufbereitung und Weiterverwendung von Hausmuell

Mit der Studie wurde erst begonnen. Es soll ein Weg gefunden werden, Hausmuell nach einer Vorbehandlung wie z.B. Rotte, Verbrennung, nach verschiedenen Komponenten zu sichten und diese Komponenten als Werkstoffe dem Bauwesen zuzufuehren.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Forschung und Technologietransfer

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. Der Fokus des wbks liegt einem Demonstrator für die automatisierte Demontage unter Berücksichtigung der genannten Herausforderungen. Der Demonstrator bildet Aspekte der Handhabung und Qualitätssicherung ab und ist für verschiedene Stackdesigns befähigt.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Demontage Konzept

Dem Projektvorhaben liegt folgende Problemstellung zu Grunde: Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft

Dem Projektvorhaben liegt folgende Problemstellung zu Grunde: Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen.

Biogeochemical modelling of biosphere-atmosphere-hydrosphere interactions

This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Datenmodell - Fusion, Analyse, Visualisierung großer heterogener Datenmengen

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das Projektziel des FZI ist die Verarbeitung und Fusion aller relevanten Daten und die damit einhergehende Entwicklung des ganzheitlichen Datenmodells des hybriden Zwillings. Insbesondere sollen Konzepte für die Nutzung, Aufbereitung und Analyse von großen, heterogenen Datenmengen von verschiedenen Akteuren des Gebäudelebenszyklus für die Weiterverwendung in Simulationen und 3D-Visualisierungen der Projektpartner und Rückführung der Ergebnisse entwickelt werden. Hierbei werden insbesondere technische, organisatorische und klimabedingte Restriktionen betrachtet.

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