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Entwicklung und Erprobung biogener Brennstoffe als Ersatz für Braunkohle in der Staubfeuerung, Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung Rauchgasreinigung

Eine der größten Herausforderungen im Rahmen der Energiewende ist die CO2-neutrale Versorgung von Industrie und Gewerbe mit Prozesswärme und -kälte. Mit dem Vorhaben BioBrauS wird das Ziel verfolgt, biogene Reststoffe, die einen überschüssigen und in der Regel unvermeidbaren Stoffstrom darstellen, energetisch zu verwerten. Dadurch sinkt der Verbrauch fossiler Primärressourcen wie Braunkohle, deren Einsatz mit einem hohen CO2-Ausstoß verbunden ist. Dazu soll ein Brennstoff aus aufbereiteten organischen Reststoffen, wie Gärprodukten oder Geflügelmist entwickelt und mit abgestimmter Verbrennungstechnologie auf Basis der Stabfeuerung verwertet werden. Hierfür soll das Verfahren des Impulsbrenners evaluiert und an die Verbrennung diese Stoffsysteme adaptiert werden. Mit der Auswahl und Bewertung von Gärresten und Geflügelmist als Brennstoff für die Staubfeuerung soll der Grundstein für den Ersatz von Braun- und Steinkohle gelegt werden. Im Fokus stehen deshalb die experimentelle Verfahrensevaluation und die Optimierung von Verbrennungseigenschaften und Prozessparametern der Staubfeuerung für den Einsatz landwirtschaftlicher Reststoffe, wie Gärresten und Geflügelmist als Ersatz des bisherigen Energieträgers Braunkohle für Bestands- und Neuanlagen. Auch die biogenen Inputsubstrate sollen für den Einsatz in der Staubfeuerung angepasst (Mahlung, Siebung) und optimiert werden. Schwerpunkt ist die Reduktion von Schad- und Störstoffen sowie die Verbesserung der Brennstoffeigenschaften. Die Entwicklungen sollen dann im technischen Maßstab getestet und bewertet werden. Außerdem soll ein Gesamtkonzept zur technischen Umsetzung und Einsatz der Technologien erarbeitet werden, welches die Logistik der Energie- und Stoffströme sowie deren Verwertung für Bestands- und Neuanlagen beinhaltet. Abschließend wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und LCA mit Ökobilanzierung für den kommerziellen Maßstab durchgeführt.

Nachhaltige Erzeugung und Verwertung von Rohrkolben auf Niedermoorstandorten in Niedersachsen, Teilvorhaben 8: Typha-basierte Pflanzsubstrate in der Praxis

Ziel des Vorhabens ist die Transformation der Bewirtschaftung von entwässerten, landwirtschaftlich genutzten Niedermoorböden hin zu einer klimaschonenden, moorbodenkonservierenden Nassbewirtschaftung durch den Anbau von Rohrkolben. Hierzu soll in zwei Modellregionen mit unterschiedlicher landwirtschaftlicher Struktur (Emsland/ Cuxhaven) die großflächige, qualitätsoptimierte Erzeugung von Rohrkolben (T. angustifolia/T. latifolia) und die Verwertung der Biomasse als Baustoff und als Gartenbausubstrat (Torfersatz) entwickelt, demonstriert und für die Vermarktung vorbereitet werden. Das Teilprojekt 'Gartenbausubstrate' wird gemeinsam von der Hochschule Osnabrück und dem Unternehmen Klasmann-Deilmann durchgeführt. Ziel dieses Teilprojekts ist es, zu ermitteln, wie sich Rohrkolben (Typha) als Torfersatzstoff für Kultursubstrate im industriellen Maßstab verwerten und im Hobby- und Erwerbsgartenbau einsetzen lässt. Neben der Entwicklung von Verwertungsmöglichkeiten von Typha wird der Fokus auf die Wirtschaftlichkeitsanalyse gelegt. Diese umfasst die Ermittlung und Bewertung des Marktpotenzials für Typha im Gartenbausektor und stellt darüber hinaus die Konkurrenzfähigkeit mit bereits existierenden alternativen Ausgangsstoffen dar. Zur Evaluierung der Eignung von Typha als Substratbestandteil sollen die beiden Typha-Arten T. angustifolia und T. latifolia in Abhängigkeit von Pflanzstandort, Anbaubedingungen und Erntezeitpunkt betrachtet werden. Da sich erfahrungsmäßig keine reinen Typha-Bestände entwickeln, sollen zusätzlich auch Mischungen mit einem Anteil an typischer Begleitvegetation untersucht werden. Zur Verbesserung der Substrateigenschaften werden die Materialien einer geeigneten Aufbereitung unterzogen. Die hierzu in vorausgehenden Forschungsprojekten im Modellmaßstab gewonnenen Erkenntnisse sollen in Rahmen des hier beantragten Vorhabens bis zur Entwicklung industriell implementierbarer Technologien und marktreifer Produkte vorangetrieben werden.

Ursachen und Gegenstrategien für Schaumereignisse in Biogasanlagen

Ziel dieses Projektes ist es, Ursachen der übermäßigen Schaumbildung im Biogasprozess, die durch Vergärung von leicht abbaubaren Substraten verursacht wird, im Detail zu untersuchen, Verständnis aufzubauen und Gegenmaßnahmen zu entwickeln. Dabei soll die Rolle der Hydrolyse-Stufe im Vordergrund stehen. Um das Forschungsthema so umfassend wie möglich zu bearbeiten, werden Expertisen aus unterschiedlichen Bereichen zusammengeführt - die Expertise zur Schaumbildung in biotechnologischen Prozessen (UFZ), zur zweiphasigen Vergärung (Universität Hohenheim), zu molekularbiologischen Aspekten der Prozessstörungen im Biogasfermenter (UFZ), sowie zur Wirtschaftlichkeitsanalyse und Akzeptanzforschung im Bereich der erneuerbaren Energien (HfWU). Am UFZ wird erforscht, welche physikochemischen Parameter der Substrate und des Fermenterinhaltes einen Einfluss auf übermäßige Schaumbildung im Biogasfermenter haben. Dabei wird untersucht, welche Parameter für die Bildung von Schaum von Bedeutung sind, wie diese Parameter so beeinflusst werden können, dass das Risiko der Schaumbildung minimiert wir und wie das Substrat vorbehandelt werden muss, um Schaumbildung im Fermenter vorzubeugen. Weiterhin wird der Frage nachgegangen, welche biotischen Parameter in der Prozessstabilisierung der anaeroben Vergärung leicht abbaubarer Substrate eine Rolle spielen. Konkret wird ermittelt, welchen Einfluss die Aktivität von Enzymen und Mikroorganismen hat und wie die Nährstoffzusammensetzung während einer Prozessstörung die Schaumentstehung beeinflusst. Dabei wird angestrebt, mikrobielle Indikatoren für ein erhöhtes Risiko zur Schaumbildung oder für einen stabilen Prozess bei der Vergärung leicht abbaubarer Substrate zu identifizieren. Auf der Basis der Ergebnisse des Projektes wird es möglich sein, stabile Prozessführung durch optimale Zusammensetzung des Substratmix und durch zielgerichtete Dosierung von Zusatzstoffen auf enzymatischer bzw. mikrobieller Basis zu gestalten.

Die Energiebilanzen alternativer Abwasserreinigungsverfahren

Verschiedene Abwasserreinigungsverfahren - ob physikalischer, biologischer, chemischer oder kombinierter Art - verlangen einen unterschiedlichen Aufwand an Energieeinsatz. Bisher sind allumfassende Energiebilanzen fuer die gaengigen Verfahren kaum bekannt. Diese Arbeit soll ausgehend von physikalischen, biochemischen und chemischen Grundprozessen ein Instrumentarium liefern, mit dem gezielte Hinweise fuer Entwurf und Betrieb von Abwasserbehandlungsanlagen hinsichtlich rationellen Energieeinsatzes gegeben werden koennen.

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Energieeffizientes und klimagerechtes Bauen', Wirtschaftlichkeitsuntersuchung zur Fortschreibung des EnEV-Erlasses bezüglich der energetischen Vorbildfunktion von neu zu errichtenden Bundesbauten

Seit Juni 2014 ist der aktuelle Erlass zur 'Energetischen Vorbildfunktion von Bundesbauten' in Kraft. Darin werden Vorgaben für den Bundesbau zur Unterschreitung der Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung 2013 gemacht. Mit Inkrafttreten der novellierten EnEV-Anforderungen am 1. Januar 2016 erhöhen sich die Anforderungen für neu zu errichtende Nichtwohngebäude. Will der Bund weiterhin seine Vorbildfunktion wahrnehmen, muss der EnEV-Erlass sinnvoll fortgeschrieben werden. Im Forschungsprojekt sollen dazu die Grundlagen erarbeitet werden. Ausgangslage: Seit Juni 2014 ist der aktuelle Erlass zur 'Energetischen Vorbildfunktion von Bundesbauten' (BI3-8133.2/3) in Kraft. Darin werden Vorgaben für den Bundesbau zur Unterschreitung der Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung 2013 (EnEV 2013) gemacht. Mit dem Inkrafttreten der novellierten EnEV-Anforderungen am 1. Januar 2016 erhöhen sich die Anforderungen für neu zu errichtende Nichtwohngebäude. Will der Bund weiterhin seine Vorbildfunktion wahrnehmen, muss der EnEV-Erlass sinnvoll fortgeschrieben werden. Ziel: Bei der Fortschreibung des EnEV-Erlasses sind Anforderungen an die energetische Qualität von neu zu errichtenden Bundesbauten zu formulieren, die über die Anforderungen der EnEV 2016 hinausgehen. Auch im Zusammenhang mit der Anpassung und Weiterentwicklung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) ergeben sich Erfordernisse. Es muss auch hier überprüft werden, welche energetischen Ziele einerseits formuliert und andererseits mit angemessenem Aufwand realisiert werden können. Im Forschungsprojekt sollen dazu die Grundlagen erarbeitet werden, indem Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen an geeigneten Referenzgebäuden durchgeführt werden.

Oekonomische Analyse von Waldpflegemassnahmen - Pflegeeingriffe, Boden- und Bestandsverbesserung, Erschliessung u.a.

Energiepolitik und Wissenschaft - die Enquete-Kommission 'Zukünftige Kernenergie-Politik' (Arbeitstitel)

Ziel des Projektes ist es, die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Politik innerhalb der Enquete-Kommission 'Zukünftige Kernenergie-Politik' zu untersuchen, die ihren ersten Bericht 1980 vorlegte. In diesen wissenschaftlichen Beratungsprozess waren neben industrienahen Wissenschaftlern auch Alternative integriert - wie beispielsweise ein Sachverständiger des Öko-Instituts, das von Mitgliedern der Umweltbewegung gegründet wurde. Damit gewannen alternative Wissenschaftler zunehmend Gewicht in der Diskussion um zukunftsfähige Energiepolitik, die bis dahin vor allem von den - der Industrie nahe stehenden - Forschungseinrichtungen wie Jülich und Karlsruhe bestimmt wurde. Vor dem Hintergrund der innenpolitisch prägenden Konfliktphase um die Atomenergie soll die Funktionsfähigkeit der wissenschaftlichen Politikberatung untersucht werden. Dies beinhaltet neben der Untersuchung von Kommunikationsprozessen auch die Frage nach den Argumentationsstrategien.

Renewable Energy Outlook 2030 Energy Watch Group Global Renewable Energy Scenarios

The objective of this study is to present an alternative and more realistic view of the chances of the future uses of renewable energies in the global energy supply. The scenarios in this study are based on the analysis of the development and market penetration of renewable energy technologies in different regions in the last few decades. The scenarios address the question of how fast renewable technologies might be implemented on a worldwide scale and project the costs this would incur. Many factors, such as technology costs and costreduction ratios, investments and varying economic conditions in the worlds regions, available potentials, and characteristics of growth have been incorporated in order to fulfil this task. Off course the scenarios describe two possible developments among other possibilities, but they represent realistic possibilities that give reason for optimism. The results of both scenarios show that - until 2030 - renewable capacities can be extended by a far greater amount and that it is much cheaper than most scientist and people actually think. The scenarios do explicitly not describe a maximum possible development from the technological perspective but show that much can be achieved with even moderate investments. The scenarios do not pay attention to the further development of Hydropower, except for incorporating the extensions that are planned actually. This is not done to express our disbelief in the existence of additional potentials or to ignore Hydropower, but due to the fact that reliable data about sustainable Hydropower potentials were not available. Consequently, the figures in this study show how much can be achieved, even if Hydropower remains on today's levels more or less. Higher investments into single technologies, e.g. Hydropower or Biomass, or in general than assumed in the REO 2030 scenarios will result in higher generating capacities by 2030. On the global scale scenario results for 2030 show a 29 percent renewable supply of the heat and electricity (final energy demand) in the High Variant . According to the Low Variant over 17 percent of the final electricity and heat demand can be covered by renewable energy technologies. Presuming strong political support and a barrier-free market entrance, the dominating stimulus for extending the generation capacities of renewable technologies is the amount of money invested. Within the REO scenarios we assume a growing 'willingness to pay' for clean, secure and sustainable energy supply starting with a low amount in 2010. This willingness to pay gets expressed as a target level for annual investments per inhabitant (capita) that will be reached by the year 2030. The targeted amounts differ for the various regions of the world. In global average 124 € 2006 are spent in 2030 per capita in the 'High Variant'. In the 'Low Variant' the target for 2030 is half that amount (62 € 2006 per capita and year). ...

Dezentrale Kultivierung von Mikroalgen unter Verwendung von CO2 aus Abgasen einer Biogasanlage, Teilvorhaben: Markt- und Kostenanalyse

Blockchain Basierter Wasserstoffmarkt, Teilvorhaben: Praxisbezug und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Rahmen eines Biogas- und Wasserstoffproduzentens

Mit der Nationalen Wasserstoff- und der Blockchain-Strategie der Bundesregierung (1), (2) wird dem Wasserstoff und der Blockchain-Technologie in Deutschland zum Durchbruch verholfen und in Kombination mit der Innovations- und Digitalisierungsstrategie des Freistaates Sachsen (3), (4) die Grundlage für das Projektvorhaben 'Blockchain Basierter Wasserstoffmarkt (BBH2)' gelegt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines funktionierenden Blockchain-Minimum Viable Product (B-MVP), also einer geeigneten Blockchain als Basistechnologie mit einer gemeinsamen Datenbank & Plattform (sowie die dazugehörige Implementierung von automatisch abwickelnden Smart Contracts), auf den alle in der Prozesskette beteiligten Akteure entsprechend ihrer Rolle und ihres Prozesses im Markt (also z.B. Erzeuger Erneuerbarer Energien, die Überschussenergie nutzenden Wasserstoffproduzenten, Wasserstofftransport- und Verteilnetzbetreiber und die Wasserstoffverbraucher ) ihre notwendigen Handels- und Transaktionsprozesse (z.B. Abrechnungs-, Verrechnungs-, Melde- und Nachweisprozesse sowie den Marktmechanismus) abwickeln können. Der Schwerpunkt der Blockchain liegt zudem in der Nachweisführung für grünen Wasserstoff und der somit möglichen Nachverfolgung der Herkunft vom Erzeuger Erneuerbarer Energien bis zum Endverbraucher. Somit wird die gesamte Supply Chain des grünen Wasserstoffs dargestellt und in einem sicheren und transparenten Markt abgebildet. Alle Konsortial- oder assoziierten Partner, sind gleichzeitig beteiligte Akteure im Wasserstoffmarkt und sehen in diesem Projekt einen Mehrwert für den Markt, aber auch für sich selbst.

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