Innovative Turbinentechnik für die Herausforderungen der Kleinwasserkraft
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2014)
Im Spannungsfeld zwischen Ökonomie und Ökologie ergeben sich ganz neue Herausforderungen an die Turbinentechnik für Kleinwasserkraftwerke. Das nachfolgend beschriebene Turbinen-Generatorkonzept wird darüber hinaus Belangen wie Ökologie, Denkmalschutz und Geräuschfreiheit voll gerecht.

Nahinfrarotgestützte Echtzeitanalytik für Ersatzbrennstoffe
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2014)
Durch die permanent wachsenden Potenziale der Datenverarbeitung haben sich die Anwendungsfelder und –breite der Nahinfrarottechnologie im Bereich der Abfallwirtschaft ständig erweitert. Relativ neu ist der Einsatz der NIR-Technik für die Echtzeit-Qualitätssicherung von Ersatzbrennstoffen. Diese ermöglicht, im Gegensatz zur etablierten (Offline-) Laboranalytik, eine direkte Beeinflussung der Qualität im Prozess. Hierdurch kann beispielsweise die Einsatzmenge von Primärenergieträgern optimiert oder Ersatzbrennstoffe optimal für den jeweiligen Verwertungsweg (Kohlekraft-, Zementwerk, etc.) hergestellt werden.

S E E - S p e z i a l - Power-to-Gas – Das BMBF-Verbundprojekt SEE zeigt Lösungsansätze durch Betrachtung der Gesamtprozesskette auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Die Erzeugung elektrischer Energie durch Wind und Sonne unterliegt starken zeitlichen Schwankungen. Da im Stromnetz zu jeder Zeit genau so viel Energie entnommen wie eingespeist werden muss, steigt die Notwendigkeit, mit zunehmender Nutzung erneuerbarer Energien zum Ausgleich große Mengen an elektrischer Energie flexibel ein- und ausspeichern zu können. Die verfügbare Kapazität der vorhandenen Speichervarianten für elektrische Energie ist zur mittel- bis langfristigen Speicherung unzureichend.

S E E - S p e z i a l - Energieforschung am Karlsruher Institut für Technologie – das KIT-Zentrum Energie
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erfüllt eine doppelte Mission: als Universität des Landes Baden-Württemberg und als nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Innerhalb dieser Missionen positioniert sich das KIT im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation. Mit seinen rund 9.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, davon mehr als 6.000 in Wissenschaft und Lehre, seinen über 24.500 Studierenden und einem Jahresbudget von knapp 800 Millionen Euro stellt das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen in Europa dar. Die großen Forschungsthemen werden von den KIT-Zentren abgebildet. In diesen bearbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Fragen, die von fundamentaler Bedeutung für die Existenz und Weiterentwicklung der Gesellschaft sind oder sich aus dem Streben nach Erkenntnis ergeben. Das größte der sieben KIT-Zentren ist das KIT-Zentrum Energie.

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 1a: Konstruktion eines PEM-Elektrolyseurs
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Ziel war die Entwicklung eines PEM-Elektrolyseurs (PEM = Polymer Electrolyte Membrane) mit einem ausgangsseitigen Wasserstoffdruck von 30 bar, um den für die Methanisierung benötigten Druck direkt mit der Elektrolyse zu erzeugen und damit auf eine Verdichterstufe verzichten zu können. Als Basis diente ein von H-TEC entwickelter Prototyp eines PEM-Elektrolyseurs mit einem Betriebsdruck von 10 bar, bestehend aus einem PEM-Stack (Stack = Stapel) und einem System zum Versorgen und Betreiben des Stacks.

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 1b: Systemoptimierung und Betriebsführung der PEM-Elektrolyse
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Bedingt durch ihre vorteilhaften Eigenschaften erscheint vor allem die PEM-Elektrolyse ein geeignetes Verfahren zur elektrolytischen Wasserstofferzeugung durch Kopplung an erneuerbare Energien.

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 2a: Drei-Phasen-Methanisierung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Die Methanisierung ist eine stark exotherme Reaktion, die meist mit Nickel als Aktivkomponente katalysiert wird. Typische Reaktorkonzepte sind Festbett- und Wirbelschichtreaktoren, mit verschiedensten Vor- und Nachteilen

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 2b: Zwei-Phasen-Methanisierung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Die Studie beinhaltet die Untersuchung verschiedener Anlagengrößen und Gasgemische zur Methanisierung von CO2 in einer Anlage mit Festbettreaktoren. Im Rahmen einer vergleichenden Analyse werden die entwickelten Konzepte nach technischen und ökonomischen Gesichtspunkten gegenübergestellt. Darüber hinaus sind eine experimentelle Charakterisierung verschiedener Katalysatoren und deren Einflüsse auf den Betrieb in das Projekt integriert. Bei den experimentellen Untersuchungen werden herkömmliche Festbettkatalysatoren zur CO-Methanisierung bei verschiedenen Betriebsparametern wie der Katalysatorgasbelastung GHSV, der Reaktoreingangstemperatur und der Reaktorausgangstemperatur untersucht.

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 3: Auswahl und Synthese von thermostabilen ionischen Flüssigkeiten
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Ionische Flüssigkeiten (IL) sind salzartige Verbindungen, die ausschließlich aus Ionen bestehen und einen ungewöhnlich niedrigen Schmelzpunkt aufweisen. Sie sind schwer entzündbar, verfügen über einen vernachlässigbaren Dampfdruck und häufig über eine hohe thermische Stabilität.

S E E - S p e z i a l - Arbeitspaket 4: Brennwertanpassung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (11/2014)
Die gestellten Aufgaben wurden mit einer Kombination von experimentellen und rechnerischen Methoden bearbeitet: Es erfolgten stationäre und instationäre Labor-Experimente in einer Festbettapparatur wie auch die mathematische Modellierung der Laboranlage zur Auswertung und Übertragung auf einen technischen Festbettreaktor, nachdem eine Validierung mit den eigenen experimentellen Ergebnissen vorgenommen worden war (zu Reaktionskinetik, Katalysatorverhalten bei instationärer Betriebsweise etc.).

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