Kohlenstoffmanagementstrategien
Strategien zum Umgang mit dem Klimawandel sind virulent. Nach herrschender Meinung führt eine unzureichende Beachtung der Wirkungen von Menschen induzierten - anthropogenen - Prozessen auf natürliche (biogeochemische) Prozesse zu einer Beschleunigung des Klimawandels mit seinen als wahrscheinlich erwarteten negativen Folgen für die Menschheit.
Das Kohlenstoffmanagement ist hier als eine wichtige Teilstrategie anzusehen, da die unkontrollierte und unbeschränkte Freisetzung von Kohlenstoff als eine wesentliche Ursache für den anthropogen verursachten Klimawandel angesehen wird. Unter Kohlenstoffmanagement werden alle Maßnahmen und Wege verstanden, die zu einer Verminderung, Wiederverwertung oder Rezyklierung von Kohlenstoff - entweder in seiner reinen Form oder als Bestandteil von Gasen und Produkten - führen, in Analogie zur 3R-Initiative in Japan.
Dieser umfangreiche Ansatz impliziert eine Vielzahl von Strategieansätzen auf unterschiedlichen Entscheidungs- und Handlungsebenen, die in pluralistischen Gesellschaften i.a. dezentral konzipiert und implementiert werden. Im Fokus steht die Analyse von Technologien hinsichtlich ihres Beitrags zum Kohlenstofffluss einer Volkswirtschaft. Hierbei sollen die ausgewählten Technologien und damit verbundenen Strategien hinsichtlich ihrer dynamischen Effizienz und Effektivität unter Beachtung räumlicher Randbedingungen untersucht werden.
Kontakt: Witold-Roger Poganietz
Projekte:
- Systemanalytische Betrachtung des Wettbewerbs der energetischen und stofflichen Nutzung forstlicher Ressourcen in Deutschland
- Ökologische Wirkungen des Einsatzes verschiedener leichter Holzwerkstoffplatten
- Weiterentwicklung einer Methode zum Lebenszyklusmanagement - Nachhaltigkeits-Benchmarking von Holz/Kunststoff-Verbundwerkstoffen
- Systemanalytische Untersuchung von Potentialen neuartiger Konzepte für kleine und mittelgroße Kraftwerke für schwierige Brennstoffe
- Kombiniertes Solarwärme- und Biomassekraftwerk (SolComBio)
- Regionalisierung von CarboMoG
Neue Energietechnologien und -ressourcen/ Querschnitts- und Effizienztechnologien
Zur Bewältigung der großen Herausforderung einer nachhaltigen globalen Energiebereitstellung und -nutzung ist die umfassende Erschließung von Effizienzpotenzialen für alle verbrauchsrelevanten Technologien und Bedürfnisfelder unabdingbare Voraussetzung. Minimierte Verbräuche in allen Sektoren bilden die Basis für die breite Einführung von neuen hocheffizienten und umweltfreundlichen Energietechnologien, die im Vergleich zu etablierten Technologien oft teurer sind oder auf zwar unbefristet, aber stets nur in begrenzter Menge verfügbaren Ressourcen basieren. Darüber hinaus können Effizienz- und neue Energietechnologien verborgene Nachteile aufweisen: offensichtliche Effizienzvorteile in zentralen Prozessen können durch Nachteile in vor- und nachgelagerten Prozessen reduziert oder (über)kompensiert werden, Energieeinsparungen mit höheren Emissionen erkauft werden. Die Bestimmung der tatsächlichen Beiträge einer Energietechnologie bzw. -ressource zu einem nachhaltigen Energiesystem erfordert daher Analysen vollständiger "Lebenszyklen" und umfassender Wirkungslisten. Auf folgenden Technologiefeldern werden zurzeit entsprechende Studien durchgeführt:
Mikroverfahrenstechnik
In mikro-strukturierten Apparaten wird die Effizienz von chemischen und Energieprozessen erhöht, z. B. durch gegenüber konventioneller Technik größere Oberflächen/Volumen-Verhältnisse. Die modulare Gestaltung der Komponenten gestattet dabei kleinere dezentrale Anlagen und die Verwertung bislang ungenutzter Stoffströme, z. B. in Regionen mit weniger entwickelter Verkehrs- und Energieinfrastruktur. weitere Informationen
Partner: Institut für Mikroverfahrenstechnik, KIT
Laufende Arbeiten: Fischer-Tropsch-Synthese, Kraftstoffe und Chemikalien aus Biomasse
Kontakt: Andreas Patyk
Projekte:
- SYNCON - Novel synthesis process concepts for efficient chemicals / fuel production from biomass mehr
- Prozessoptimierung durch dynamisches Life Cycle Assessment am Beispiel der Mikroverfahrenstechnik mehr
Thermoelektrik
Die thermoelektrische (TE) Stromerzeugung soll die Nutzung von Abwärme zur Stromerzeugung ermöglichen. Dies ist besonders interessant, weil für zukünftige Energiesysteme ein steigender Anteil des Stroms als Endenergieträger erwartet wird. Die Grundlage der TE ist der bereits seit langem bekannte Seebeck-Effekt, die intensiven aktuellen F&E-Aktivitäten resultieren aus der Erwartung, die Fortschritte der Nanotechnologie für die Entwicklung neuer effizienter TE-Materialien nutzen zu können. weitere Informationen
Partner: Institut für Werkstoff-Forschung, DLR
Laufende Arbeiten: Ökoeffizienzbewertung TE in Motorkraftwerken
Kontakt: Andreas Patyk
Wasserstoff
Der hohe Stellenwert, den Wasserstoff in der Energieforschung einnimmt, resultiert aus der Vielzahl an Möglichkeiten Wasserstoff zu erzeugen und zu nutzen. Die Bewertung von Wasserstoff als umweltfreundlichen und nachhaltigen Energieträger setzt den Einsatz entsprechender Technologien und Ressourcen für Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Nutzung voraus. weitere Informationen
Partner: Institut für Mikroverfahrenstechnik, KIT und IBL, EIFER
Laufende Arbeiten: Wasserstofferzeugung durch Hochtemperatur-Elektrolyse RelHy und mit Mikroalgen HydroMicPro; Kraftstoffe und Chemikalien aus Biomasse
Kontakt: Andreas Patyk
Projekte:
- RelHy - Innovative Solid Oxide Electrolyser Stacks for Efficient and Reliable Hydrogen Production
- HydroMicPro - Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion
- SYNCON - Novel synthesis process concepts for efficient chemicals / fuel production from biomass
Mikroalgen
Das große Interesse an Mikroalgen als Energieressource hat verschiedene Gründe: Mikroalgen haben theoretisch sehr hohe Biomasse-Flächenerträge, eine entsprechend hohe spezifische CO2-Bindung und potenziell hohe Ölgehalte. Sie werden in Ponds oder Photobioreaktoren kultiviert, stellen deshalb keine Ansprüche an die Bodenqualität und treten nicht in Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Zur Nährstoffversorgung der Algen können CO2-haltige industrielle Abgase und nährstoffhaltige Abwässer eingesetzt werden. Die energetische Nutzung von Mikroalgen kann auf vielfältige Art erfolgen. Mikrolagen können z.B. Wasserstoff erzeugen und freisetzen und zu Biodiesel und / oder Biogas konvertiert werden.
Partner: KIT IBL
Laufende Arbeiten: Wasserstofferzeugung mit Mikroalgen HydroMicPro
Kontakt: Andreas Patyk
Projekte:
- HydroMicPro - Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion
- Beiträge der Energieerzeugung mit Mikroalgen zu nachhaltiger Energieversorgung und -nutzung - eine systemanalytische Untersuchung
