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Gewässerschutz durch bessere Nitratkontrolle

Nitratkontrolle für Gewässerschutz hier am Kartoffelfeld

Um den Nitratgehalt in Boden und Grundwasser festzustellen, greift man bisher auf verschiedene Methoden zurück. So führen beispielsweise die Landratsämter meist im Herbst jährliche Kontrollen durch während die Wasserversorger regelmäßig den Nitratgehalt ihrer Brunnen kontrollieren. SchALVO, die Schutzgebiets- und Ausgleichsverordnung für Wasserschutzgebiete, und die Hoftorbilanz, d. h. das Verhältnis von Stickstoff-In- und Output in einem landwirtschaftlichen Betrieb, bieten das nötige Instrumentarium. Diese Vorgehen liefern jedoch kein repräsentatives Bild und reagieren auf erhöhte Nitratwerte nur verzögert.

Im Wasserschutzgebiet des Wasserwerks Hausen a.d.M erprobten Wissenschaftler im Auftrag von badenova ein Messsystem, das es erlaubt, den Nitratgehalt konstant zu kontrollieren und abzuschätzen. So können Landwirte zeitnah reagieren, wenn sie ihren Nitratdünger ausbringen und ihren Bedarf umwelt- und kostenfreundlich optimieren. Unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten und individuell abgestimmt auf wichtige Feldfrüchte wie Kartoffeln oder Mais erarbeiteten sie Modelle und ein Gesamtkonzept, das schließlich als neuer Standard dabei helfen soll, die Nitratauswaschung besser zu kontrollieren

Projektdaten

Projektnummer 2008-03
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova AG & Co. KG
Laufzeit bis Mai 2011
Zuschuss 250.000

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:

Leistungsfähigkeit von Elektrowärmepumpen
Lahr

Wie gut arbeiten Wärmepumpen in der Praxis?

Elektrowärmepumpen gelten als umweltfreundliche Option, um Gebäude mit Wärme und Heizwasser zu versorgen. Sie nutzen Umweltwärme aus Umgebungsluft, Grundwasser oder Erdreich, um mit Hilfe elektrischer Energie das Wasser auf Heizniveau anzuheben. Bisher fehlten aber noch Studien, die genau zeigen, unter welchen Bedingungen die jeweiligen Varianten wirklich energieeffizient und wirtschaftlich sind. Die Lokale Agenda 21 in Lahr holte das in Kooperation mit Badenova, der Hochschule Offenburg, der Ortenauer Energieagentur und den lokalen Elektro-, Heizungsinnungen nun nun nach. In einem zweijährigen Feldtest analysierten sie die Messwerte von 33 Luft-, Erdreich-, Grundwasserpumpen, die Ein- oder Zweifamilienhäuser wärmen oder für warmes Wasser sorgen. Die untersuchten Systeme zeigten erhebliche Unterschiede. Die Jahresarbeitszahl (JAZ), die das Verhältnis von Strominput und Wärmeoutput bezeichnet, ist das geeignete Maß um festzustellen, wie effektiv eine Wärmepumpe ist. Erdreichwärmepumpen erwiesen sich beim Feldtest als die effizienteste Lösung. Ihre Jahresarbeitszahl lag im Durchschnitt über dem Wert von 3,1, welcher eine energieeffiziente Anlage auszeichnet. Die Grundwasserpumpen schnitten etwas schlechter ab, wobei die besseren Modelle zeigten, dass nicht das Prinzip an sich, sondern die noch nicht ganz ausgereiften Modelle dafür verantwortlich waren. Die stark schwankenden Ergebnisse zeigen, dass es sich lohnt, weiter in die Technik zu investieren um die Systeme effizienter zu machen. Außerdem sind Berater und das Handwerk gefordert, die Wärmepumpen optimal an die lokalen Gegebenheiten anzupassen und regelmäßig zu warten, um die Anlagen so wirtschaftlich und umweltfreundlich wie möglich zu betreiben. Mehr Informationen auf der Homepage der Lokalen Agenda Lahr .

ARTHYMES Archaea Transform Hydrogen to Methane for Energy Storage
Offenburg

Methanisierung von Wasserstoff als Speicher für Überschussenergie

Wind- und Sonnenenergie stellen einen wachsenden Anteil am deutschen Strommarkt. Beide Energiequellen sind jedoch stark wetterabhängig, so dass die Einspeisung ins Stromnetz zwischen Überschüssen und Unterversorgung schwankt. Stromspeicher können diese Schwankungen ausgleichen, sind aber noch nicht flächendeckend vorhanden. Bisher kamen vor allem Pumpspeicherkraftwerke zum Einsatz, die aber allein den Speicherbedarf nicht decken können. Auch Elektroautos, zeigt ein vorheriges Innovationsfondsprojekt, eignen sich prinzipiell als Speicher für überschüssige Energie. Angesichts ihres nur langsam wachsenden Marktanteils sind auch sie bisher nicht als Stromspeicher im großen Maßstab geeignet. Das Erdgasnetz hingegen bietet eine Speicherkapazität von 200 TWh, ein Vielfaches der momentan benötigten etwa 15 TWh. Um elektrische Energie ins Gasnetz einzuspeisen, wird diese genutzt, um in einem elektrolytischen Prozess zuerst aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen. Anschließend wird der Wasserstoff biologisch in Methan umgewandelt. Diese Technik ist jedoch bisher nur im Labormaßstab erprobt; die einzelnen Faktoren und beteiligten Mikroorganismen sind noch kaum erforscht. Das Projekt der Hochschule Offenburg untersuchte diesen Prozess der biologischen Methanisierung ausführlich und analysierte, inwiefern sich Wasserstoff als Cosubstrat für Biogasanlagen eignet. Biogas entsteht in einer anaeroben Fütterungskette, in der sich aus Substrat – also Energiepflanzen, Grünschnitt oder Abfallstoffen – zuerst Kohlendioxid und Wasserstoff und schließlich Methan bildet. Rohbiogas enthält allerdings immer noch 30 bis 50 Prozent CO2, das aufwändig ausgefiltert werden muss, bevor das Biogas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Durch Zugabe von zusätzlichem Wasserstoff aus Überschussstrom zum Gärprozess kann auch das restliche CO2 zu Methan umgewandelt werden. Um dieses bisher nur im Labormaßstab erprobtes Verfahren der in situ-Methanisierung zu optimieren, erforschten die Offenburger Wissenschaftler verschiedene Verfahren, um den Wasserstoff in den Vergasungsprozess einzuschleusen, so dass er optimal durch die beteiligten Mikroorganismen, den Archaeen, verwertet wird, ohne diese zu beschädigen. Mit ihren weitreichenden Erfahrungen in der Biogasforschung analysierten die Forscher der Hochschule verfahrenstechnische, mikrobiologische, chemische und physikalische Aspekte der Methanisierung. Die Hochschule setzt sich hierbei die Entwicklung eines Moduls zum Ziel, dass nach Maßstabsübertrag in etwas 7000 deutschen Biogasanlagen integriert werden könnte. Das Projekt trägt so zur Lösung zweier Problemfelder bei: Zum einen bietet es große Speicherkapazitäten für Überschussenergie, zum anderen macht es Biogasanlagen ökologisch und ökonomisch effizienter, indem es den Substratbedarf reduziert. Weil das mit Methan behandelte Biogas kaum noch CO2 enthält, entfällt auch die aufwändige Aufbereitung, bevor das Gas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Durch Einbringen von Wasserstoff über blasenfreie Membranbegasung in Biogasanlagen kann ohne pH-Regulation die Methankonzentration im Rohbiogas auf 80-90 % gesteigert werden. Dabei steigt der pH-Wert an, wird aber noch von der Mikrobiologie toleriert. Die Wasserstoffkonzentration im Produktgas liegt bei wenigen Prozent. Der eingespeiste Wasserstoff wird nahezu vollständig umgesetzt. Methankonzentrationen von nahezu 100 % werden ohne pH-Regulation nur temporär erreicht, da der durch den CO2-Verbrauch auftretende extreme pH-Wert zu Schädigungen der Mikrobiologie führt. Ein Langzeitbetrieb mit solch hohen Methankonzentrationen ist jedoch bei pH-Regulation/Pufferung denkbar. Neben hochgasdurchlässigen, relativ teuren Membranen scheinen unter Berücksichtigung der Grenzwerte für die blasenfreie Begasung auch preisgünstigere Membranmaterialien geeignet zu sein. Die im Projekt getesteten Membranen zeigten kaum Biofilmbildung, so dass sie bei ausreichender Stabilität vermutlich auch längerfristig eingesetzt werden können.