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Biozide aus offenen Kühltürmen

Kraftwerke und Industrie nutzen Wasser aus Oberflächengewässern, um ihre Anlagen auf Betriebstemperatur zu halten. Dies geschieht in großen, meist offenen Kreislaufkühlsystemen. Um das Ökosystem von Flüssen und Seen zu schützen, darf das Kühlwasser auf maximal 25 °C erwärmt werden, wenn es zurück in die Gewässer gelangt. Um zu verhindern, dass sich im warmen Wasser krankheitserregende Keime und Bakterien ansiedeln, setzen die Anlagen oft Biozide ein. Diese Biozide jedoch gelangen, zusammen mit toxischen Abbaustoffen, zum Beispiel aus dem Korrosionsschutz, in die Gewässer und damit in den Wasserkreislauf. Die Menge und Art an toxischen Stoffen, die so ins Wasser gelangen, ist ebenso wenig bekannt, wie ihre Auswirkung auf Trinkwasserqualität und Ökosysteme.

Zusammen mit dem Karlsruher Technologiezentrum Wasser (TZW) evaluiert die Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein (AWBR) Ausmaß und Risiken und schlägt schließlich umweltfreundlichere Alternativen vor. Hierzu erarbeiten die Wissenschaftler zuerst eine Liste der häufigsten Substanzen und ermitteln im Labor, ob herkömmliche Reinigungsverfahren diese Stoffe aus dem Wasser entfernen können. Außerdem untersuchen die Wissenschaftler, wie die Einsatzstoffe auf den menschlichen Organismus wirken und ermitteln Empfehlungen für die Wasserversorgung. Für die Kühlanlagen erstellt das Projekt Richtlinien, die den Betreiber hilft abzuschätzen, wann wie viele Chemikalien nötig sind. Die Betreiber können so ihren Verbrauch reduzieren und wenn möglich auf umweltfreundlichere Substanzen zurückgreifen.

Das Pilotprojekt liefert erstmals Daten für ein noch wenig erforschtes Problemfeld der Wasserwirtschaft. Die entstehende Datenbank bietet eine Übersicht über herkömmliche Anlagentypen, die Zusammenstellung und Risiken der Einsatzstoffe sowie Empfehlungen für einen effizienteren Einsatz. Für Wasserversorger, Behörden und Anlagenbetreiber ist das Projekt ein wichtiger erster Schritt, um den Risiken der Kühlwasserbehandlung kompetent zu begegnen.

Projektdaten

Projektnummer 2013-08
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein
Laufzeit Juli 2013 bis Juni 2015
Zuschuss 174.170

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Bergwelt Kandel - Untersuchung flexibler Energiespeicherlösungen auf Wasserstoffbasis zum Ausgleich fluktuierender Energieerträge und -verbräuche
Glottertal

Energiespeicher auf Wasserstoffbasis

Die steigende Nachfrage von Tages- und Übernachtungsgästen auf dem Ausflugs- und Aussichtsberg Kandel führte zu dem Entschluss, die „ Bergwelt Kandel “ wieder neu zu beleben. Im Zuge dessen entsteht mit der konsequenten Umsetzung des Nachhaltigkeitsprinzips eine SB-Berggaststätte mit Übernachtungsmöglichkeiten in Doppel- und Mehrbettzimmern, Ferienwohnungen und ein Bergchalet-Dorf. Ziel ist eine zu 100% autarke Energieversorgung, welche durch den Einsatz von hochflexible Energiespeicherlösungen die stark wechselnden Anforderungen zuverlässig abdeckt. Im Fokus der geplanten Vorstudie / Konzeptentwicklung standen im Kontext der o.g. Anforderungen Energiespeicherkonzepte auf Wasserstoffbasis, welche durch ihre hohe Flexibilität sehr gut geeignet sind, zwischenzeitliche Stromüberschüsse aus fluktuierenden Energiequellen (Sonne, Wind), in einen energetisch hochwertigen und gut speicherbaren Energieträger umzuwandeln und anschließend je nach Bedarf beliebig lange zwischenzuspeichern. Somit sollten durch die Konzeptionsentwicklung wertvolle Erkenntnisse für die Umsetzung in einem Gesamtenergiekonzept mit einem möglichst hohem Autarkiegrad gewonnen werden. Diese Ergebnisse liegen nun vor und können im Abschlussbericht nachgelesen werden. Weitere Informationen rund um die Konzeptionierung der neuen Bergwelt Kanel finden sich unter www.Bergwelt-Kandel.de Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Wirtschaftlichkeit: Ein wesentlicher Faktor für den wirtschaftlichen Betrieb der H2-Anlage stellt die Auslastung ( Anzahl der Vollaststunden) der zentralen Anlagenkomponenten (Elektrolyseur, Brennstoffzellen-BHKW) dar. Eine wirtschaftliche Auslastung kann ab ca 4.000 Vollaststunden/a erreicht werden. Dies lässt sich jedoch aktuell im BV Bergwelt Kandel allein mit der möglichen PV-Ausbeute von ca. 1.500 Vollaststunden/a nicht erzielen. Möglicherweise kann durch einen zukünftigen Erweiterung der Eigenenergieversorgung bspw. durch eine Kleinwindkraftanlage die Energieausbeute (Volllaststunden) gesteigert werden und damit verbunden auch die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. Wahrnehmung und Akzeptanz: Der verfahrenstechnische Charakter und die Komplexität der H2-Anlage wird von den Bauherrn der Bergwelt Kandel (Gastronomie- und Hotelbranche) eher als eine Anlagetechnik mit Bezug zum industriellen Umfeld (bspw. Verdichtungsdrücke bis zu 300 bar ü) wahrgenommen, welches für sie ein fremdes Terrain mit einem schwer einzuschätzenden unternehmerischen Risiko darstellt. Flächenplanung und notwendiger Platzbedarf: Die frühzeitige Berücksichtigung des notwendigen Platzbedarfs für die Integration eines bzw. mehrerer 30 bar - H2-Speicher, ermöglicht die sog. „Direkte Speicherung“ (d.h. eine H2-Speicherung ohneDruckerhöhung) und damit verbunden die Nutzung einer ganzen Reihe von positiven Auswirkungen aufdas geplante Projektvorhaben:- geringerer Komplexitätsgrad (weniger Anlagenkomponenten) kein zusätzlicher Verdichter inkl. Druckluftkompressor notwendig höherer Wirkungsgrad geringere Investitionskosten geringer Betriebskosten (Eigenenergiebedarf, Wartungskosten) Steigerung der Akzeptanz (s.a. Pkt. 2)

"SupA-B" Effiziente Wasserspeicherung und Stickstoff-Düngung durch den Einsatz von Absorber zur Reduzierung der Nitratauswaschung ins Grundwasser
Ehrenkirchen

Effizientere Düngung mit Superabsorbern

Der Klimawandel stellt auch die heimische Landwirtschaft vor Herausforderungen. Einerseits gibt es immer mehr und heftigere Starkregen, wobei vermehrt Nitratdünger ins Grundwasser ausgewaschen wird. Gleichzeitig werden die Sommer trockener und heißer, so dass die Landwirte die Felder immer häufiger beregnen müssen und dabei auf Grundwasserreserven zurückgreifen. Die Landwirte die keine Möglichkeit zur Bewässerung haben kämpfen mit Ernteeinbusen sogar bis zum Total-Ausfall. In einem Pilotprojekt erprobte die Firma EK-Management in Zusammenarbeit mit Landwirten, dem Landratsamt Breisgau-Hochschwarzwald und der LTZ Karlsruhe den Bodenhilfsstoff Stockosorb (GeleeVital) . Dabei handelt es sich um einen sogenannten Superabsorber, der bis zum 300-fachen seines Eigengewichts an Wasser – und damit auch die darin gelösten Nährstoffe – speichern kann. So wird bei Regen weniger Nitrat ins Grundwasser ausgewaschen und das Wasser steht Pflanzen in Trockenzeiten zur Verfügung. In anderen Ländern werden diese Superabsorber bereits erfolgreich eingesetzt, in Deutschland bisher nur selten. Am Oberrhein waren diese noch unerprobt, aber wegen der wasserdurchlässigen Kies- und Sandböden besonders relevant. Die Projektpartner beobachteten auf verschiedenen Böden und mit verschiedenen Feldfrüchten wie sich Stockosorb über mehrere Jahre auf Ertrag, Nitratauswaschung und Wasserspeicherfähigkeit auswirkte. Das Projekt verglich die Wirkung und Wirtschaftlichkeit von Stockosorb mit der Feldwirtschaft ohne Absorbern und mit anderen Absorbern wie z. B. Biokohle, die schon in mehreren Innovationsfondsprojekten untersucht wurde. Außerdem beobachteten die Projektpartner, wie schnell und durch welche Mikroorganismen Stockosorb im Boden abgebaut wird, und wie lange die Wirkung vorhält. Damit trägt das Projekt zu einer nachhaltigeren und wasserschonenderen Landwirtschaft am Oberrhein bei. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Durch den Einsatz von Superabsorber bei der Stickstoffdüngung im Ackerbau (geprüft bei Körnermais, Kürbis, Biogashirse und Ganzpflanzentriticale) können Nährstoffe und Wasser in begrenztem Umfang zusätzlich zur Bodenspeicherkapazität gespeichert werden. Die flächige Ausbringung von Superabsorber zur Stickstoffdüngung verursacht erhebliche Kosten und führte nicht zu einer signifikanten Steigerung der Stickstoffeffizienz (in Form von höheren Erträgen) und auch umweltschonende Wirkungen (geringerer Nitratgehalt im Boden) konnten nicht gefunden werden. In Depotform mit Stickstoffdüngern angewendet, verbesserten natürliche und synthetische Superabsorber die Stickstoffeffizienz und wirkten positiv auf Erträge und Umwelt. Diese Form der Anwendung kann als praxisrelevant angesehen werden.

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion
Ihringen

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion

Bei der Landschaftspflege sowie beim Reb- und Obstschnitt fallen jährlich große Mengen Biomasse an. Diese bleiben bisher meist ungenutzt, denn Blätter, Gras und manchen Holzschnitt zu transportieren ist aufwändig und zeitintensiv. Das Material eignet sich nur wenig für die Verbrennung und auch kaum, um Biogas zu produzieren. Mobile Pyrolysegeräte hingegen eignen sich bestens für diese Situation. Unter großer Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr wandelt die Pyrolyse Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Dabei verringert sich das Volumen stark: Aus 10 cbm Grünschnitt – das entspricht in etwa drei Tonnen Trockenmasse – entstehen etwa 500-700 kg leicht transportfähige Biokohle. Gas und Biokohle kann man anschließend energetisch nutzen. In den Boden eingearbeitet bietet die Biokohle außerdem weitere Vorteile. Da sie Nährstoffe- und Wasser speichert, verbessert die schwarze Masse den Boden. Viele Biokohlen (allgemein gesagt „Pflanzenkohlen“ oder bei holzigem Material „Holzkohle“) sind mit ihrer enormen Oberfläche ein effektiver Nährstoff- und Wasserspeicher. Richtig angewandt, kann die schwarze Masse daher den Boden verbessern. Die bodenverbessernde Wirkung von Holzkohle ist zwar auch in Europa schon lange bekannt. Außerdem eignet sie sich als Kohlenstoffsenke: Anders als herkömmliche Verfahren, deren CO2-Bilanz 1:1 beträgt, speichert die Kohle den Großteil des pflanzlichen Kohlenstoffes langfristig im Boden. Das Projekt testete für zwei Jahre eine mobile Pilotanlage im Weinbau und in der Landschaftspflege und prüfte, wie rentabel und klimaschützend das Verfahren mit dem ist. Der BiGchar-Prototyp, der hierfür verwendet wurde, stammt aus Australien, wo man die ofenartigen Geräte schon erfolgreich mit verschiedenen Biomassen einsetzte. Die Anlage passt auf einen herkömmlichen Anhänger und eignet sich somit bestens für die steilen südbadischen Weinberge. Außerdem prüften die Forscher, wie sich die Biokohle für den Boden eignet und ob eventuell Begleitstoffe wie Dioxine entstehen. Eine Nachverbrennung oder andere Abgasreinigungstechnik soll die deutschen Abgasstandards sicherstellen. Die Pilotanlage zeigt so neue Wege, die Landschaftspflege zu vereinfachen und mit Biokohle neue Einkommensquellen zu finden.