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TU Berlin

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KMU-innovativ - Verbundprojekt Klimaschutz: Hydrierende Entschweflung von Schweröl für Schiffsantriebe

Projektlaufzeit: 01.09.2017 – 31.08.2019

Mittelgeber: BMBF

Kurzbeschreibung:

Projektziel ist die Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur hydrierenden Entschwefelung von Schweröl als Schiffstreibstoff. Durch Verwendung von Schweröl emittiert die Schifffahrt heute bereits mehr als zwölf Millionen Tonnen Schwefeldioxid (SO2). Durch Einführung weltweit bindender Schwefelgrenzwerte wird der Ausstoß des klimaschädlichen SO2 erheblich gemindert, gleichzeitig kann Schweröl aufgrund seines Schwefelgehalts nicht mehr verwendet werden. Klimaschädlich sind insbesondere die in der Atmosphäre aus SO2 entstehenden Sulfatpartikel, welche zur Belastung mit Feinstaub (PM10) beitragen. Zukünftig müsste das unvermeidlich in den Raffinerien anfallende Schweröl entsorgt oder zu leichteren Produkten umgewandelt werden. Bei der Umwandlung zielt man heute auf die möglichst vollständige Umwandlung des Schweröls durch teure, energieintensive Verfahren mit hohen Wasserstoffverbräuchen. Ziel dieses Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln bei dem das Schweröl in einem Slurry Reaktor direkt entschwefelt werden soll um es weiterhin als Rohstoff nutzbar zu halten und seine Entsorgung zu vermeiden. Der abgetrennte Schwefel wird dem Markt zugeführt. Der bereits heute sehr große Bedarf an Schwefel zeigt, dass eine solche Verwendung des Schwefels aus diesem Verfahren keine Schwierigkeiten bereiten wird. Aufgrund der milderen Bedingungen wird dieses Verfahren ökologisch als auch wirtschaftlich den bisherigen überlegen sein.

Ansprechpartner: Stephan Risse

EnvirAmanagement4grid 'EnvirAm4grid'

Projektdaten

Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - BMWi 
Projektträger: Projektträger Jülich - PtJ 
Laufzeit: 05/2015 - 12/2018 
Projektmitarbeiter: Jenny Rieck, André Pasemann, Gregor Drenkelfort, Lina Taube

Ziel des Gesamtvorhabens

Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Möglichkeiten und Grenzen umwelttechnischer Anlagen für ein Lastmanagementsystem zur Netzstabilisierung aufzuzeigen.

Ziele des Teilvorhabens (FG EVUR)

Die wissenschaftlichen Arbeitsziele umfassen:

  •  Bestimmung des Lastmanagementpotenzials entsorgungstechnischer Anlagen auf Basis einer detaillierten Untersuchung der zugrundeliegenden verfahrenstechnischen Operationen im Anlagenbetrieb.
  • Entwicklung von dynamischen Simulationsmodellen auf Basis der Untersuchungen, um diese in ein zukünftiges Lastmanagementsystem zu integrieren; über die Simulationsmodelle soll eine hohe Prognosegenauigkeit des Systems erreicht werden.
  • Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung von Lastmanagementpotenzialen in entsorgungstechnischen Anlagen.
  • Abschätzung des Lastmanagementpotenzials der deutschen Entsorgungswirtschaft auf Basis der gewonnen Erkenntnisse.

 

Darüber hinaus wird das FG EVUR bei folgenden technischen Arbeitszielen mitarbeiten:

  • Unterstützung bei der Entwicklung und beim Test eines Grundgerüsts für ein Lastmanagementsystem zur Bestimmung der Lastmanagementpotenziale von entsorgungstechnischen Anlagen. Mit diesem System, EnvirA Management4grid, sollen zukünftig z.B. Lastabwurf- bzw. Lastflexibilisierungspotenziale (Sekundär- und Minutenreserve) bestimmt und zuverlässige Prognosen (kurz und mittelfristig) über diese Potenziale erhalten werden.
  • Implementierung des Grundgerüsts von EvirA Management4grid in bestehende Anlagen und falls erforderlich hardwareseitige Erweiterungen zur Schaffung der nötigten Schnittstellen, sowie der Mess- und Steuerungstechnik.

 

Ansprechpartnerin: J. Rieck

Studie netzdienliche Integration hybrider Entsorgungsfahrzeuge

Projektdaten

Das Vorhaben wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin (Förderkennzeichen 1179-B5-O)
Programmträger: B.&S.U. Beratungs- und Service-Gesellschaft Umwelt mbH

Laufzeit: 02/2018 - 04/2019

Projektmitarbeiter: Lina Taube, Philipp ter Schiphorst

Ziel des Gesamtvorhabens

Ziel des Gesamtvorhabens ist es, Potentiale von hybriden Abfallsammelfahrzeugen durch die Nutzung für weitere Verwendungs- und Erlösmöglichkeiten zu steigern. Dafür wird untersucht, welche dieser Potentiale noch ungenutzt sind. Zudem wird analysiert wie sie dazu beitragen können, die Wirtschaftlichkeit zu steigern und gleichzeitig Emissionen in Berlin zu verringern.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier.

Ansprechpartnerin: L. Taube

Reaktion und Transport in einzelnen pyrolysierenden Holzpartikeln

Reaktion und Transport in einzelnen pyrolysierenden Holzpartikeln – Modellierung und experimentelle Validierung mit in situ-Messungen


Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft - DFG 
Laufzeit: 2 Jahre ab Mitte 2015
Projektleitung: Prof. Frank Behrendt / Dr.- Ing. Alba Dieguez-Alonso
Projektmitarbeiter/in: Hernán Almuiña
Projektpartner: Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. Greifswald

Kurzfassung 
Die thermochemische Vergasung von Holz ist ein viel versprechender Prozess im Bereich der energetischen Nutzung von Biomasse. Die technische Umsetzung weist allerdings noch in erheblichem Umfang offene Fragen auf, die auf unvollständiges Wissen im Bereich der Grundlagen zurückgehen. Dies liegt u.a. daran, dass die Reaktions- und Transportprozesse im Inneren von Holzhackschnitzeln bei deren Pyrolyse noch nicht hinreichend untersucht sind. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Prozesse, die zur Bildung von polyzyklischen Aromaten (Hauptkomponenten des so genannten Teers) führen. Das wesentliche Ziel dieses Projekts ist es, die Zusammensetzung der Gase, welche während der Pyrolyse aus Holzpartikeln austreten, in unmittelbarer Nähe der Partikeloberfläche in-situ und zeitaufgelöst zu messen. Hieraus soll ein detaillierter Einblick in die partikelinternen Prozesse gewonnen werden. Zu diesem Zwecke werden zwei komplementäre optische Messmethoden eingesetzt. Mittels Infrarot-Laser Absorptions-Spektroskopie (IRLAS) werden die Konzentrationen von Kohlenmonoxid und -dioxid, Wasser und Methan sowie weiterer aliphatischer Kohlenwsserstoffe bestimmt. Die Teerzusammensetzung wird sowohl mit IRLAS für nicht-aromatische Verbindungen als auch mit Hilfe laser-Induzierter Fluoreszenz (aromatische Verbindungen) ermittelt. Diese Daten werden dazu genutzt, ein bestehendes Partikelmodell zur Beschreibung der Reaktions- und Transportmechanismen während der Holzpyrolyse zu erweitern und zu verbessern. Dieses Partikelmodell soll schließlich in ein Reaktormodell integriert werden, um die technische Entwicklung der thermochemischen Vergasung von Holz voran zu treiben.

Abstract 
Experimental investigation on the pyrolysis behavior of thermally thick wood particles, with focus on condensable volatiles evolution. Gain further knowledge about the pyrolysis mechanism, more specifically on the secondary reactions taking place as result of solid-vapor interactions. Development of a mathematical model to describe the pyrolysis process in a single particle, including all the relevant transport phenomena as well as primary and secondary reactions of tar, investigated experimentally. For that:


Short description
Time resolved in-situ measurement of pyrolysis gas composition will be performed in a particle level reaction chamber (PLRC) using two complementary methods. The concentration of the gaseous low molecular components CO, CO2, H2O, and CH4 (and other aliphatic compounds) will be detected by infrared laser absorption spectroscopy. From these results together with the measured mass loss rate of the particle, the mass flux of tar that is leaving the particle can be estimated by difference. Further insight into the intra-particle processes can be gained if the composition of the effluent tar mixture can be measured. Concerning oxygenated aromatics this will be achieved by laser-induced fluorescence (LIF). Furthermore efforts will be made to detect some selected higher molecular non-aromatic tar compounds as ketones, aldehydes, organic acids, furans and monosaccharides by means of IRLAS using external cavity QCL (EC-QCL). Both methods, IRLAS and LIF, satisfy the following conditions:

• Non-invasive (the measurement has to be made without sucking the gas which would lead to disturbances in the flow field, condensation and further cracking reactions in the pipelines)

• Sufficient time resolution (ms - µs scale in MIR-LAS, 100 ms scale in LIF)

• Sufficient sensitivity (concentrations in the 0.1 % region are expected, therefore a sensitivity in the higher ppm region is required)

Another important set of data is obtained from the characterization of the solid phase. This analysis has to be done before and after the experiments in the PLRC, i.e. with the original wood and the char residue, respectively.

Furthermore, a mathematical model of a pyrolysing wood particle including all relevant transport phenomena as well as primary and secondary reactions of tar will be further developed by comparing experimental results with results of numerical simulations. Objective of this model development is to correctly describe the amount and composition of the gases and vapours leaving a pyrolysing wood particle. This will be of fundamental importance for design, optimization, scale-up and model-based control of fixed-bed wood gasifiers.

The particles investigated in the first phase of the project will be spheres made of beech wood, because the single particle model (see description of Task 4 in Section 2.3.4) has been developed for this geometry and this type of wood. Since the whole project is a prerequisite of the long-term objective of a multi-scale model of a real fixed bed gasifier in which wood chips are converted, all experimental and theoretical investigations will be extended to wood chips (see Fig. 9) in the second phase of the project. Hence, the latter investigations can be considered as a first step from fundamental research to the real application.

In this second stage, beside beech wood chips also pine wood chips will be used as a raw material. The purpose of using these two wood species - beech as representative of hardwood and pine as example of softwood – is the comparison of several types of wood with different contents in cellulose, hemicellulose, lignin and extractives, as well as in ashes, to take into account the possible influence that the different feedstock composition and structure may have on the products evolution and composition.

 

Ansprechpartnerin: Dr.-Ing. Alba Dieguez-Alonso

Abgeschlossene Projekte

Abgeschlossene Projekte des Fachgebiets
Projekt
Ansprechpartner
Linear Eddy Modellierung der Schadstoffbildung in magerer vorgemischter Verbrennung (gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft)

Beschreibung
Energy-Efficient Urban Infrastructures in Asia

Beschreibung
Mesopol-Projekt: Entwicklung eines transparenten Polymerabsorbers mit in das Wärmeträgermedium verlagerter Absorption

Beschreibung
Mop-Fan und Elektrofilter - ein innovativer Ansatz für die Reinigung von Produktgasen aus der Biomassevergasung (gefördert von ERA-NET Bioenergy, Bundesministeriun für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz- BMELV)
Dr.-Ing. Y. Neubauer
Beschreibung
Teerentstehung und Teerabbau in einer Wirbelschicht am Beispiel von Holz (gefördert durch die Max-Buchner-Stiftung)

Beschreibung
Verbesserung des Produktgases in Membranreaktoren mittels Knudsen-Membranen am Beispiel von Zementstein (gefördert durch das Bundesministeriun für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz- BMELV)

Beschreibung
Grobstruktursimulation der Holzvergasung in Wirbelschichten (gefördert durch Deutsche Bundesstiftung Umwelt - DBU)

Konzeptstudie zur Energie- und Ressourceneffizienz im Betrieb von
Rechenzentren (gefördert von der Technologiestiftung Berlin, TSB, sowie der Europäischen Union, EFRE-Fonds)

Beschreibung
Selektive Teeranalyse in Brenngasen biogenen Ursprungs ( gefördert durch das Bundesministeriun für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz- BMELV)
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung
Modellierung und numerische Simulation des Schwelbrands in Schüttungen fester Brennstoffe (gefördert durch die Max-Buchner-Stiftung)
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung
Technologien und Konzepte zur Vergasung von Biomasse - Studie im Auftrag der Siemens AG

Dr.-Ing. Y. Neubauer
Beschreibung
Kurzbericht zum Thema "Biomassepotential und Technologiecharakterisierung der Umwandlungsverfahren"
Dipl.-Ing. T. Belusa

Kurzbericht
Studie zur Bewertung von CO2-Nachnutzungsstrategien (Auftrag von Siemens Corporate Technology, abgeschlossen März 2008)
Prof. Dr. F. Behrendt ,
Dipl.-Ing. M. Schaefer
Beschreibung
Koordination der "Roadmap Urban Technologies 2030" für die BDI Initiative "Innovationsstrategien und Wissensmanagement"
Dipl.-Ing. I. Braune
HCCI - Antrieb der Zukunft, Zwischen Diesel und Otto (gefördert durch die TSB Technologiestiftung Innovationszentrum Berlin sowie vom Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung, abgeschlossen Dezember 2007)
Prof. Dr. F. Behrendt
Beschreibung
Modellierung des Schwelbrands in Schüttungen von Halmgut (gefördert durch den DAAD, abgeschlossen Dezember 2007)
Dr. F. He
Beschreibung
Simulation von Autoabgasanlagen (gefördert durch die IAV GmbH, abgeschlossen April 2007)
Dr.-Ing. M. Bogdanic
Beschreibung
Erzeugung eines teerfreien Brenngases durch katalytische Nachbehandlung bei der Vergasung von Durchforstungs- und Waldrestholz (gefördert durch das Bundesministeriun für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz - BMELV, abgeschlossen Dezember 2006)
Dr.-Ing. Y. Neubauer
Beschreibung
Detaillierte Modellierung der Vergasung eines Holzpartikels (abgeschlossen September 2006)
Dr.-Ing. Birgit Wilmes
Beschreibung
Studie und Bewertung zum Thema Direktverflüssigung von Biomasse - Reaktionsmechanismen und Produktverteilungen (gefördert durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. , abgeschlossen Juni 2006)
Prof. Dr. F. Behrendt
Beschreibung
Mikrokinetik der oxidativen Methanaktivierung an einem Li/MgO-Katalysator (gefördert durch die DFG, abgeschlossen Juni 2005)
Dr.-Ing. Y. Kuo
Beschreibung
Abgeschlossene Forschungsvorhaben des Bereichs Energiesysteme
Forschungsvorhaben
Ansprechpartner
Bioenergie-Region Ludwigsfelde
Dipl.-Ing. Till Belusa
Beschreibung
Umweltatlas
Dipl.-Ing. Till Belusa
Beschreibung
TankNotStrom
Dipl.-Ing. Till Belusa
Beschreibung
GreenIT Cockpit
Dipl.-Ing. Gregor Drenkelfort
Beschreibung
GGC-Lab
Dipl.-Ing. Marc Wilkens
Link zu FG IKM
Meerwasserentsalzung
Dipl.-Ing. Kristina Bognar
Beschreibung
Abgeschlossene Forschungsvorhaben des Bereichs Thermochemische Konversion und Prozessanalytik
Forschungsvorhaben
Ansprechpartner
Wirbelschichtvergasung

Biokohle (Hydrothermale Carbonisierung, HTC)

Kohlehydrierung

Charakterisierung von “Koks” und kohleartigen Produkten aus Pyrolyse, Vergasung und HTC 

Vergleich und Weiterentwicklung anwendungsfreundlicher Teermess-, Teeranalyse- und Teermonitoringmethoden

Abgeschlossene Forschungsvorhaben des Bereichs Thermochemische Prozesse in Festbettreaktoren
Forschungsvorhaben
Ansprechpartner
Ermittlung der Kinetiken des heterogenen Crackens von Teersubstanzen
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung
Verbesserung des Wärmetransports in Festbetten durch den Einsatz von Wandstrukturen
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung
Detaillierte Gas- und Feststoffanalyse bei der Festbettpyrolyse (*)
Alba Dieguez Alonso, M. Sc.
Beschreibung
Entwicklung eines Mehrskalen-Modells zur Beschreibung thermochemischer Prozesse in Festbettreaktoren
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung
Weiterentwicklung eines bestehenden Einzelpartikelmodells zur Beschreibung thermochemischer Prozesse in Holzpartikeln (*)
Mehran Jalili
Beschreibung
Spektroskopische Messungen an reagierenden Einzelpartikeln
Andrés Anca Couce, M. Sc.
Beschreibung
Ermittlung der Reaktivitäten von Holzkohlepartikeln
Andrés Anca Couce, M. Sc.
Beschreibung
Entwicklung und Optimierung eines integrierten
energetischen Nutzungsverfahrens
zivilisatorischer Stoffströme
Dr.-Ing. Nico Zobel
Beschreibung

Zusatzinformationen / Extras

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