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Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. ETOS strebt die Etablierung eines interdisziplinären Innovationsnetzwerkes für die Elektrifizierung technisch relevanter Synthesen zur Herstellung von organischen Wertstoffen und Chemikalien an (Power-to-Chemicals). Die Elektrosynthese komplexer organischer Chemikalien ist bisher eine Nischentechnologie, wird jedoch durch die voranschreitende Energie- und Rohstoffwende und die durch den Klimawandel notwendige Defossilierung und erweiterte Nutzung elektrischer Energie (Sektorenkopplung zur Elektrifizierung der Chemikalienproduktion) zu einer Schlüsseltechnologie für die Chemieindustrie. Die direkte Nutzung von Strom als Reagenz ist besonders attraktiv, da es keine direkten Reagenzabfälle erzeugt, milde Synthesebedingungen erlaubt und inhärent sicher ist. Entscheidende Schlüsselergebnisse aus der Wissenschaft sind das elektrosynthetische Screening und Kapillarspaltzellen zur energieeffizienten Umsetzung, die zu kürzeren Synthesewegen und dem Ersatz von umweltschädlichen Verfahren, gefährlichen Reagenzien sowie kritikalen, fossilen Ressourcen führen. Für eine großskalige, disruptive Einführung der Elektrosynthese in der chemischen Industrie benötigt das Feld eine Revolutionierung hin zu modernen und kompetitiven Prozessen und Produktionsanlagen, wie Anfang des 20. Jahrhunderts die chemische Industrie. ETOS wird die erste große Technologieplattform sein, die sich mit dem Transfer organischer, elektrochemischer Synthesen vom Labor- in den industriellen Maßstab beschäftigt und Lösungsvorschläge und Schlüsseltechnologien, u.a. neue Systeme für KI-basierte Screening- und Elektrosyntheseverfahren und die technische Konzeption modular anpassbarer Kapillarspaltreaktoren für verschiedene Größenskalen, für nachhaltige, robuste und zukunftsfähige Prozesse und Produkte generieren wird. Zu den akademischen Partnern zählen federführend die JGU Mainz und das Karlsruher Institut für Technologie.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. ETOS strebt die Etablierung eines interdisziplinären Innovationsnetzwerkes für die Elektrifizierung technisch relevanter Synthesen zur Herstellung von organischen Wertstoffen und Chemikalien an (Powerto-Chemicals). Die Elektrosynthese komplexer organischer Chemikalien ist bisher eine Nischentechnologie, wird jedoch durch die voranschreitende Energie- und Rohstoffwende und die durch den Klimawandel notwendige Defossilierung und erweiterte Nutzung elektrischer Energie (Sektorenkopplung zur Elektrifizierung der Chemikalienproduktion) zu einer Schlüsseltechnologie für die Chemieindustrie. Die direkte Nutzung von Strom als Reagenz ist besonders attraktiv, da es keine direkten Reagenzabfälle erzeugt, milde Synthesebedingungen erlaubt und inhärent sicher ist. Entscheidende Schlüsselergebnisse aus der Wissenschaft sind das elektrosynthetische Screening und Kapillarspaltzellen zur energieeffizienten Umsetzung, die zu kürzeren Synthesewegen und dem Ersatz von umweltschädlichen Verfahren, gefährlichen Reagenzien sowie kritikalen, fossilen Ressourcen führen. Für eine großskalige, disruptive Einführung der Elektrosynthese in der chemischen Industrie benötigt das Feld eine Revolutionierung hin zu modernen und kompetitiven Prozessen und Produktionsanlagen, wie Anfang des 20. Jahrhunderts die chemische Industrie. ETOS wird die erste große Technologieplattform sein, die sich mit dem Transfer organischer, elektrochemischer Synthesen vom Labor- in den industriellen Maßstab beschäftigt und Lösungsvorschläge und Schlüsseltechnologien, u.a. neue Systeme für KI-basierte Screening- und Elektrosyntheseverfahren und die technische Konzeption modular anpassbarer Kapillarspaltreaktoren für verschiedene Größenskalen, für nachhaltige, robuste und zukunftsfähige Prozesse und Produkte generieren wird. Zu den akademischen Partnern zählen federführend die JGU Mainz und das Karlsruher Institut für Technologie.

Teilprojekt 3.3: Konzept für einen 750 KW Ammoniak-Cracker

Das Projekt "Teilprojekt 3.3: Konzept für einen 750 KW Ammoniak-Cracker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt. Im Startvorhaben CF03 werden durch den Partnerverbund aus vier Antragstellern (INP, UR, ZBT und IKEM) und vier über Unteraufträge eingebundene Partner grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung der Technologien in den drei Produktkategorien, Tabelle 1 für die Umsetzung der Campfire Vision geschaffen. Dafür wird zum einen für jede Projetkategorie ein technologisches Konzept umrissen, in experimentellen Arbeiten erste Grundlagen geschaffen und durch Studien der wichtigsten Schnittstellen und Rahmenbedingungen die am schnellsten umsetzbaren Wege eröffnet. Für die Technologien, die für die Realisierung der CAMPFIRE-Vision im Konzept ausgewählt wurden müssen neben einer Vorbereitung von machbaren technologischen Wegen auch die prinzipiell innerhalb des rechtspolitischen Rahmens begehbare Pfade erarbeitet werden. Durch die ersten Untersuchungen und Experimente im CF03 wird von Beginn an auf eine machbare Umsetzbarkeit der Technologien zu orientiert. Durch den Beitrag des Startprojektes CF03 werden wichtige Voraussetzungen im technologischen Bereich für die nachfolgenden Projekte geschaffen und machbare disruptive technologische Pfade innerhalb der durch Recht, Politik und Sicherheitsanforderungen gegebenen Rahmenbedingungen in ersten Studien und laborskaligen Experimenten vorbereitet. Durch die Forschung und Entwicklungsarbeiten werden die Grundsteine für den Aufbau von neuen Expertisen gelegt und starke Impulse für die Weiterentwicklung des bereits auf dem Innovationsfeld vorhanden Know-hows gegeben. Juristische und sicherheitstechnische Herausforderungen, die insbesondere für Technologien zur Nutzung von Ammoniak als neuer Kraftstoff in der Schifffahrt eine Rolle spielen, werden in CAMPFIRE frühzeitig adressiert, um von Anfang an eine nachhaltige Marktfähigkeit der neuen Technologien und der dafür erforderlichen Innovationsfähigkeit der Unternehmen in der Produktion von grünem Ammoniak sowie für die Ammoniak-basierte Schifffahrt zu realisieren.

Teilvorhaben: Erste grundlegende Überlegungen zur Sektorenkopplung und Übertragung auf den Strombereich

Das Projekt "Teilvorhaben: Erste grundlegende Überlegungen zur Sektorenkopplung und Übertragung auf den Strombereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Hochspannungstechnik durchgeführt. Übergreifendes Ziel des Projektes BlockcENtive ist die Erforschung und grundlegende Evaluation einer tiefgreifenden Anwendung von Blockchain-Technologie im Energiesektor mit einem Fokus auf den Gassektor, um damit Effizienzsteigerungen in großem Umfang zu ermöglichen. Dazu wird ein Mechanismus zur Verwaltung von Entnahmerechten von Energie (Erdgas) kombiniert mit einem Anreizmechanismus zur Stabilisierung der Gasnetze, wobei die technologische Basis jeweils eine Blockchain ist. Ein derartiger Einsatz von Blockchain-Technologie im Gasmarkt hätte das Potenzial, massive Effizienzsteigerungen im Sinne einer zukunftsweisenden und nachhaltigen Energiewende zu ermöglichen und zudem Energieeinsparungen beim Transport des Gases zu bewirken, welche mit ca. 500 GWh pro Jahr quantifiziert werden können. Die Bilanzierung und der Handel von Erdgas würden auf ein grundlegend geändertes Fundament gestellt. Gleiches gilt für den Einsatz von Regelenergie, für die Zertifizierung erneuerbarer Energien (Biogas, Wasserstoff etc.), für die Einbeziehung von Prosumern und Endverbrauchern (bspw. Gaskraftwerk, Chemiepark, Heizkraftwerk, Großbäckerei mit Gasverbrauch, Erdgastankstelle etc.) und für die Nutzung des Gasnetzes als Energiespeicher für überschüssigen Strom. Im Zuge des Projektes werden zudem erste Überlegungen zur Übertragung des Konzeptes auf den Strommarkt und auf einen übergreifenden Strom- und Gasmarkt vorgenommen. Das Ziel des Teilvorhabens 'Erste grundlegende Überlegungen zur Sektorenkopplung und Übertragung auf den Strombereich' ist die Evaluierung eines potentiellen Transfers der Resultate des BlockcENtive Projekts im Rahmen einer Sektorkopplung und auf den Strombereich. Dies geschieht zum einen durch unterschiedliche quantitative Modellierungsansätze, ebenso wie durch qualitative Methoden.

Teilvorhaben: Entwurf und Aufbau der grundlegenden Systemarchitektur

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwurf und Aufbau der grundlegenden Systemarchitektur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, the Ruhr Institute für Software Technology, Lehrstuhl für Software Engineering durchgeführt. Übergreifendes Ziel des Projektes BlockcENtive ist die Erforschung und grundlegende Evaluation einer tiefgreifenden Anwendung von Blockchain-Technologie im Energiesektor mit einem Fokus auf den Gassektor, um damit Effizienzsteigerungen in großem Umfang zu ermöglichen. Dazu wird ein Mechanismus zur Verwaltung von Entnahmerechten von Energie (Erdgas) kombiniert mit einem Anreizmechanismus zur Stabilisierung der Gasnetze, wobei die technologische Basis jeweils eine Blockchain ist. Ein derartiger Einsatz von Blockchain-Technologie im Gasmarkt hätte das Potenzial, massive Effizienzsteigerungen im Sinne einer zukunftsweisenden und nachhaltigen Energiewende zu ermöglichen und zudem Energieeinsparungen beim Transport des Gases zu bewirken, welche mit ca. 500 GWh pro Jahr quantifiziert werden können. Die Bilanzierung und der Handel von Erdgas würden auf ein grundlegend geändertes Fundament gestellt. Gleiches gilt für den Einsatz von Regelenergie, für die Zertifizierung erneuerbarer Energien (Biogas, Wasserstoff etc.), für die Einbeziehung von Prosumern und Endverbrauchern (bspw. Gaskraftwerk, Chemiepark, Heizkraftwerk, Großbäckerei mit Gasverbrauch, Erdgastankstelle etc.) und für die Nutzung des Gasnetzes als Energiespeicher für überschüssigen Strom. Im Zuge des Projektes werden zudem erste Überlegungen zur Übertragung des Konzeptes auf den Strommarkt und auf einen übergreifenden Strom- und Gasmarkt vorgenommen.

Teilvorhaben 3: Ökobilanzierung und Wirkungsanalyse der Holznutzungsszenarien

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Ökobilanzierung und Wirkungsanalyse der Holznutzungsszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH durchgeführt. Der Wald in Deutschland steht vor großen strukturellen Veränderungen (z.B. durch Waldumbau) und ökologischen Herausforderungen (z.B. Störungen durch Extremereignisse). Es zeichnen sich aber auch in der Holzverwendung Entwicklungen ab, die künftig der Forst- und Holzwirtschaft ebenfalls die Fähigkeit abverlangen, sich an disruptive Ereignisse anzupassen. Um die Anpassungs- und Reaktionsfähigkeit der Akteure (Waldbesitzende, Unternehmen, Politiker) zu stärken, bedarf es wissenschaftlich fundierter Aussagen zur Wald- und Holzmarktentwicklung in Abhängigkeit von den künftigen bedeutenden Treibern. Diese können durch modellgestützte Szenarien entwickelt werden. Wichtige Treiber der Modelle in diesem Vorhaben sind neben demographischen und ökonomischen Entwicklungen, Klimawandel, natürliche Störungen, Politikmaßnahmen im Klima- und Naturschutz sowie der Bioökonomie und demographische und ökonomische Entwicklungen. Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung von Strategien für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung und Holzverwendung unter Berücksichtigung von erwarteten Korridoren der Waldentwicklung. Das Vorhaben verfolgt dabei vier Teilziele: 1. Bestimmung von Szenarien der möglichen Holzverwendung und daraus resultierenden Nachfrage nach Holzrohstoffen auf Basis von Nachfrageentwicklungen in Endwarensektoren. 2. Beschreibung möglicher Entwicklungskorridore mit Hilfe von Modellanalysen zur Waldentwicklung unter Änderungen der Holznachfrage, Klimawandel, natürlicher Störungen und Politikanforderungen. 3. Analyse der Klimawirksamkeit unter Berücksichtigung der Kohlenstoffspeicherleistung im Wald und von Holzprodukten sowie der Substitution fossiler Rohstoffe. 4. Analyse von Reaktionsmöglichkeiten der Waldbewirtschaftung und der Holzverwendung sowie Bereitstellung von informatorischen Grundlagen zur Erhöhung der Entscheidungskompetenz der Akteure, um auf extreme ökonomische und ökologische Veränderungen zu reagieren und Anpassung- und Reaktionsstrategien zu entwickeln.

Teilvorhaben 1: Szenarien der Waldentwicklung unter veränderten Klimabedingungen

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Szenarien der Waldentwicklung unter veränderten Klimabedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Der Wald in Deutschland steht vor großen strukturellen Veränderungen (z.B. durch Waldumbau) und ökologischen Herausforderungen (z.B. Störungen durch Extremereignisse). Es zeichnen sich aber auch in der Holzverwendung Entwicklungen ab, die künftig der Forst- und Holzwirtschaft ebenfalls die Fähigkeit abverlangen, sich an disruptive Ereignisse anzupassen. Um die Anpassungs- und Reaktionsfähigkeit der Akteure (Waldbesitzende, Unternehmen, Politiker) zu stärken, bedarf es wissenschaftlich fundierter Aussagen zur Wald- und Holzmarktentwicklung in Abhängigkeit von den künftigen bedeutenden Treibern. Diese können durch modellgestützte Szenarien entwickelt werden. Wichtige Treiber der Modelle in diesem Vorhaben sind neben demographischen und ökonomischen Entwicklungen, Klimawandel, natürliche Störungen, Politikmaßnahmen im Klima- und Naturschutz sowie der Bioökonomie und demographische und ökonomische Entwicklungen. Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung von Strategien für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung und Holzverwendung unter Berücksichtigung von erwarteten Korridoren der Waldentwicklung. Das Vorhaben verfolgt dabei vier Teilziele: 1. Bestimmung von Szenarien der möglichen Holzverwendung und daraus resultierenden Nachfrage nach Holzrohstoffen auf Basis von Nachfrageentwicklungen in Endwarensektoren. 2. Beschreibung möglicher Entwicklungskorridore mit Hilfe von Modellanalysen zur Waldentwicklung unter Änderungen der Holznachfrage, Klimawandel, natürlicher Störungen und Politikanforderungen. 3. Analyse der Klimawirksamkeit unter Berücksichtigung der Kohlenstoffspeicherleistung im Wald und von Holzprodukten sowie der Substitution fossiler Rohstoffe. 4. Analyse von Reaktionsmöglichkeiten der Waldbewirtschaftung und der Holzverwendung sowie Bereitstellung von informatorischen Grundlagen zur Erhöhung der Entscheidungskompetenz der Akteure, um auf extreme ökonomische und ökologische Veränderungen zu reagieren und Anpassung- und Reaktionsstrategien zu entwickeln.

Teilvorhaben 4: Klimasensitivität

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Klimasensitivität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Der Wald in Deutschland steht vor großen strukturellen Veränderungen (z.B. durch Waldumbau) und ökologischen Herausforderungen (z.B. Störungen durch Extremereignisse). Es zeichnen sich aber auch in der Holzverwendung Entwicklungen ab, die künftig der Forst- und Holzwirtschaft ebenfalls die Fähigkeit abverlangen, sich an disruptive Ereignisse anzupassen. Um die Anpassungs- und Reaktionsfähigkeit der Akteure (Waldbesitzende, Unternehmen, Politiker) zu stärken, bedarf es wissenschaftlich fundierter Aussagen zur Wald- und Holzmarktentwicklung in Abhängigkeit von den künftigen bedeutenden Treibern. Diese können durch modellgestützte Szenarien entwickelt werden. Wichtige Treiber der Modelle in diesem Vorhaben sind neben demographischen und ökonomischen Entwicklungen, Klimawandel, natürliche Störungen, Politikmaßnahmen im Klima- und Naturschutz sowie der Bioökonomie und demographische und ökonomische Entwicklungen. Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung von Strategien für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung und Holzverwendung unter Berücksichtigung von erwarteten Korridoren der Waldentwicklung. Das Vorhaben verfolgt dabei vier Teilziele: 1. Bestimmung von Szenarien der möglichen Holzverwendung und daraus resultierenden Nachfrage nach Holzrohstoffen auf Basis von Nachfrageentwicklungen in Endwarensektoren. 2. Beschreibung möglicher Entwicklungskorridore mit Hilfe von Modellanalysen zur Waldentwicklung unter Änderungen der Holznachfrage, Klimawandel, natürlicher Störungen und Politikanforderungen. 3. Analyse der Klimawirksamkeit unter Berücksichtigung der Kohlenstoffspeicherleistung im Wald und von Holzprodukten sowie der Substitution fossiler Rohstoffe. 4. Analyse von Reaktionsmöglichkeiten der Waldbewirtschaftung und der Holzverwendung sowie Bereitstellung von informatorischen Grundlagen zur Erhöhung der Entscheidungskompetenz der Akteure, um auf extreme ökonomische und ökologische Veränderungen zu reagieren und Anpassung- und Reaktionsstrategien zu entwickeln.

BlockcENtive - Disruptive Veränderungen in der Energiewirtschaft durch Blockchain-Technologie

Das Projekt "BlockcENtive - Disruptive Veränderungen in der Energiewirtschaft durch Blockchain-Technologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Spherity GmbH durchgeführt. Übergreifendes Ziel des Projektes BlockcENtive ist die Erforschung und grundlegende Evaluation einer tiefgreifenden Anwendung von Blockchain-Technologie im Energiesektor mit einem Fokus auf den Gassektor, um damit Effizienzsteigerungen in großem Umfang zu ermöglichen. Dazu wird ein Mechanismus zur Verwaltung von Entnahmerechten von Energie (Erdgas) kombiniert mit einem Anreizmechanismus zur Stabilisierung der Gasnetze, wobei die technologische Basis jeweils eine Blockchain ist. Ein derartiger Einsatz von Blockchain-Technologie im Gasmarkt hätte das Potenzial, massive Effizienzsteigerungen im Sinne einer zukunftsweisenden und nachhaltigen Energiewende zu ermöglichen und zudem Energieeinsparungen beim Transport des Gases zu bewirken, welche mit ca. 500 GWh pro Jahr quantifiziert werden können. Die Bilanzierung und der Handel von Erdgas würden auf ein grundlegend geändertes Fundament gestellt. Gleiches gilt für den Einsatz von Regelenergie, für die Zertifizierung erneuerbarer Energien (Biogas, Wasserstoff etc.), für die Einbeziehung von Prosumern und Endverbrauchern (bspw. Gaskraftwerk, Chemiepark, Heizkraftwerk, Großbäckerei mit Gasverbrauch, Erdgastankstelle etc.) und für die Nutzung des Gasnetzes als Energiespeicher für überschüssigen Strom. Im Zuge des Projektes werden zudem erste Überlegungen zur Übertragung des Konzeptes auf den Strommarkt und auf einen übergreifenden Strom- und Gasmarkt vorgenommen.

Teilvorhaben: Analyse von Rollen, Kommunikationsstrukturen und Anreizmechanismen im Gasnetz

Das Projekt "Teilvorhaben: Analyse von Rollen, Kommunikationsstrukturen und Anreizmechanismen im Gasnetz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ONTRAS Gastransport GmbH durchgeführt. Übergreifendes Ziel des Projektes BlockcENtive ist die Erforschung und grundlegende Evaluation einer tiefgreifenden Anwendung von Blockchain-Technologie im Energiesektor mit einem Fokus auf den Gassektor, um damit Effizienzsteigerungen in großem Umfang zu ermöglichen. Dazu wird ein Mechanismus zur Verwaltung von Entnahmerechten von Energie (Erdgas) kombiniert mit einem Anreizmechanismus zur Stabilisierung der Gasnetze, wobei die technologische Basis jeweils eine Blockchain ist. Ein derartiger Einsatz von Blockchain-Technologie im Gasmarkt hätte das Potenzial, massive Effizienzsteigerungen im Sinne einer zukunftsweisenden und nachhaltigen Energiewende zu ermöglichen und zudem Energieeinsparungen beim Transport des Gases zu bewirken, welche mit ca. 500 GWh pro Jahr quantifiziert werden können. Die Bilanzierung und der Handel von Erdgas würden auf ein grundlegend geändertes Fundament gestellt. Gleiches gilt für den Einsatz von Regelenergie, für die Zertifizierung erneuerbarer Energien (Biogas, Wasserstoff etc.), für die Einbeziehung von Prosumern und Endverbrauchern (bspw. Gaskraftwerk, Chemiepark, Heizkraftwerk, Großbäckerei mit Gasverbrauch, Erdgastankstelle etc.) und für die Nutzung des Gasnetzes als Energiespeicher für überschüssigen Strom. Im Zuge des Projektes werden zudem erste Überlegungen zur Übertragung des Konzeptes auf den Strommarkt und auf einen übergreifenden Strom- und Gasmarkt vorgenommen.

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