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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:

1. 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.

2. 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.

3. 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)

Projektdaten

Projektnummer 2019-08
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Metzgerei Reichenbach
Laufzeit 01.01.2019 - 29.01.2020
Zuschuss 17.000€

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:

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Konzentrierende Solarstromsysteme für sonnenreiche Standorte

Hohe Materialkosten sind eines der Probleme, wenn es darum geht, wirtschaftliche Photovoltaiksysteme zu produzieren. Die Freiburger Concentrix Solar GmbH, gegründet 2005 von Wissenschaftlern des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), umgehen das Problem: Sie setzen bei ihren Konzentratorzellen durch günstige Linsentechnologie weniger, dafür aber besonders effiziente Solarzellen ein. Anders als bei herkömmlichen Siliziummodellen fokussieren Fresnellinsen das Sonnenlicht, das 500-fach konzentriert auf die Gallium-Arsenid-Solarzellen trifft. Deren außergewöhnlich geringe Größe von nur etwa 0,03 Quadratzentimeter erlaubt es, hochwertige Halbleitermaterialien zu nutzen, die bisher nur in der Raumfahrt im Einsatz waren. Die Gesamtfläche an Halbleitermaterialien ist folglich niedriger als bei Siliziumflachmodulen. Das macht die Konzentratortechnologie zu einer Option, die vor allem in südlichen Ländern mit hoher Direkteinstrahlung besonders effektiv ist. Das zweijährige Projekt testete die Technik erstmals in Deutschland in einem Demonstrationssystem um sie zur Serienreife zu bringen. Die Anzahl von 330 Modulen konnte Concentrix 2007 mit halb so vielen Modulen ersetzen, die mehr als doppelt so viele Zellen haben. Bei einem Wirkungsgrad von knapp einem Drittel lag der Ertrag bei bis zu 6400 kWh pro Jahr. Für Gebiete wie den Mittelmeerraum produzieren sie sogar die doppelte Strommenge. Der Praxistest erwies sich als überaus erfolgreich: Mit den Erkenntnissen aus dem Demonstrationssystem baute Concentrix inzwischen eine 100 KW-Anlage in Spanien. Die neue Produktionsanlage im Freiburger Gewerbegebiet Haid startet mit einer Produktionskapazität von 25 MW. Als herausragendes Start-up Unternehmen erhielt Concentrix im Januar 2008 den 28. Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft. Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage der Firma Concentrix .

ReferNz
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Rechenmodell zur Stickstoffprognose

Dass ein Übermaß an Düngemittel dem Grundwasser und dem Klima schadet, ist lange bekannt. Seit den 1970ern nutzen Landwirte den Nitratinformationsdienst NID, um abzuschätzen, wie viel Dünger sie für eine bestimmte Fläche brauchen. Basierend auf Durchschnittswerten aus Bodenproben, ist der NID jedoch nur beschränkt aussagekräftig. Inzwischen ermöglichen die Fortschritte im IT-Bereich exaktere Modelle und Prognosen. Durch Analysen im Wasserschutzgebiet Hausen erarbeitetete die Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland (ANNA) zusammen mit Badenova das Rechenmodell ‚RefereNz’. Damit ist es möglich, anhand der analysierten Referenzflächen in Echtzeit vorherzusagen, wie sich die Nitratwerte für eine bestimmte Landparzelle entwickeln. Die Landwirte gaben dafür in eine internetbasierte Plattform unter anderem ein, wie sie ihr Bodenstück bepflanzen, bearbeiten und düngen. Um die Situation zu analysieren, nutzte das System die Modellsoftware Expert-N, die simulierte, wie sich der Stickstoffhaushalt während eines ganzen Jahres entwickelte. Um den Landwirten zu helfen, sich schnell in dem neuen System zurechtzufinden, bezogen die Experten sie von Anfang an in das Projekt mit ein und veranstalteten zusammen mit Vertretern von Behörden, der Wasserwirtschaft und IT-Experten zwei Workshops. Obwohl das Modell zunächst nur für Mais entwickelt wurde, lässt es sich mit den entsprechenden Daten und Analysen leicht auf andere Kulturpflanzen übertragen. Indem es in Zukunft ermöglicht, bedarfsorientiert zu düngen, schützt RefereNz das Grundwasser und mindert Klimagase wie CO2, Lachgas oder Ammoniak, die beim Düngen entstehen.

Bewertende Untersuchung der Wirkungseffizienz oxidativer Verfahren zum Abbau hormonell wirksamer Spurenstoffe im Wasserkreislauf der Region Freiburg
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UV-Strahlung zur Neutralisierung von hormonellen Spurenstoffen

Durch Düngemittel, industrielle Abwässer, aber auch durch Haushaltsabwässer und die unsachgemäße Entsorgung von Medikamenten gelangen hormonelle Spurenstoffe ins Wasser. Solche endokrine Disruptoren (EDR), können schon in kleinsten Mengen den menschlichen Hormonhaushalt stören und stehen im Verdacht Krebs zu erregen. Bisher sind über 200 verschiedene EDR bekannt; sie stammen aus Kunststoffen, Weichmachern oder Arzneimitteln. In den letzten Jahren rückten diese Stoffverbindungen verstärkt in den Fokus von Kommunen, Wissenschaftlern und Wasserversorgern. Ein Innovationsfondsprojekt aus dem Jahr 2009 entwickelte beispielsweise eine vereinfachte und kostengünstigere Nachweismethode für diese Stoffgruppe. Wissenschaftler des Instituts für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene der Universitätsklinik Freiburg erproben nun ein Verfahren, das die EDR mit UV-Strahlung neutralisiert. Die so gennante UV-Photolyse lockert die chemischen Bindungen der EDR-Komplexe, so dass diese mit Sauerstoff oxidieren und dabei ihre hormonelle Wirkung verlieren. Kläranlagen verwenden dieses Verfahren schon, um Abwässer zu desinfizieren. Über die Auswirkungen auf EDR ist jedoch noch wenig bekannt. Zunächst erstellen die Wissenschaftler eine Übersicht der bekannten vorkommenden Stoffe im Wasser, u.a. mit Hilfe von Gewässerproben aus der Region. Anschließend simulieren Computermodelle die hormonelle Wirkung von Einzelsubstanzen. In einem Versuchsreaktor erproben die Forscher dann, wie diese Substanzen und ihre Gemische auf UV-Bestrahlung reagieren und untersuchen die Eigenschaften der dabei entstehenden Abbauprodukte. Mit dem Computermodell und Laborversuchen liefert das Projekt grundlegende Daten, die dabei helfen sollen, langfristig Richtwerte für hormonelle Spurenstoffe fest legen zu können und Verfahren zur Neutralisierung von EDR zu entwickeln. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Es wurden zahlreiche östrogen-aktive Substanzen im Abwasser der Region FR mittels biologischem Screening-Verfahren detektiert. Eine konventionelle Klärung erreicht keine vollständige Elimination der Östrogenität. Eine Sandfiltration als 4. Reinigungsstufe reduzierte die östrogene Aktivität weiter. Die Effizienz des UV-Abbaus ist neben der Bestrahlungsdauer stark von den Substanzen und deren Konzentrationen abhängig. Eine Zugabe von H2O2 kann nicht pauschal als vorteilhaft bewertet werden. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis ist als eher negativ einzustufen. Die humane Telomerase wurde als möglicher, neuer Endpunkt endokriner Disruption identifiziert. Dies hat Implikationen für die menschliche Gesundheit aufgrund möglicher Einflüsse auf Zellalterung und Krebsentstehung. Die präliminären Ergebnisse sollten weiter untersucht werden.