TC Kelheim | Wasserstoffcluster Donau

Teilprojekt (OTH Regensburg): Entwicklung einer modellgestützten Gasqualitäts- und Füllstandsmessung, eines Regelungsverfahren inkl. Modellierung des Systems

Bei der Transformation der Energieversorgung kommt der Wasserstoffwirtschaft eine Schlüsselrolle zu. Derzeit stammt der überwiegende Anteil des Wasserstoffs aus fossilen Quellen, ein geringer Teil wird unter hohem Energieaufwand mittels Elektrolyse gewonnen. Die H2-Produktion aus biogenen Reststoffen und v. a. die mikrobielle Dunkelfermentation hat viel Potenzial. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung eines kontinuierlichen Fermentationsverfahrens zur Biowasserstoffproduktion aus organischen Reststoffen unter Verwendung hyperthermophiler Mikroorganismen ab. Für das Screening von Substraten und Stämmen wird ein parallelisiertes anaerobes Screening-System entwickelt, das ebenso wie die Regelung des Fermenters auf einer modellgestützten Gasqualitätssensorik basiert. Des Weiteren sollen ganzheitliche Nutzungskonzepte für wichtige Reststoffströme einschließlich der stofflichen oder energetischen Nutzung der Fermentationsrückstände etabliert werden. Nach Projektabschluss ist die Vermarktung über Anlagenverkäufe, Dienstleistungen und Lizenzen vorgesehen.

Validierungsförderung AudioOPT

Im täglichen Leben sind Verkehrs-, Umwelt- und Maschinengeräusche häufig störend. Auch bei Produktgeräuschen ist die Geräuschqualität für die Akzeptanz sehr wichtig. Eine bessere instrumentelle Bewertung solcher Geräusche ist notwendig, um negative Geräuschwirkungen frühzeitig in der Entwicklung zu identifizieren und akustische Maßnahmen zu deren Reduktion zu treffen. Bisher etablierte Verfahren der Psychoakustik reichen für komplexe tonale Spektren, die von verschiedenen Bauteilen beispielsweise in einem Fahrzeug herrühren können, nicht mehr aus. Die Innovation dieses Projektes besteht darin, zuverlässige Prognosen basierend auf der menschlichen Wahrnehmung zu ermöglichen und den Zeit- und Kostenaufwand des akustischen Entwicklungsprozesses effizienter zu gestalten. Dazu wurden Algorithmen für komplexe Geräusche entwickelt, die das Tonhaltigkeits- und Dissonanzempfinden beim Zusammenspiel mehrerer Tonkomponenten prognostizieren können. Dadurch kann die akustische Güte durch ein objektives Maß gehörrichtig vorhergesagt werden und ergibt nach der Validierung ein bisher nicht verfügbares, aber notwendiges Tool in der Akustik-Entwicklung. Neben der breiten Validierung der Algorithmen soll auch eine Demonstrator-Oberfläche entwickelt werden, mit der die numerischen und graphischen Ausgaben intuitiv von späteren Anwendern verstanden und einfach genutzt werden können. Die Verwertung der validierten Algorithmen kann über eine Lizenzierung der Algorithmen oder durch Eingang in die Normierung erfolgen.

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm: Validierungsförderung VIP+
Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektlaufzeit: Mrz. 2024 - Feb. 2027
Projektvolumen: 825.000 €
Projektpartner: Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Das Ziel des Projektes ist es, ein einfaches, ortsunabhängiges, zuverlässiges, schnelles und leicht an verschiedene Krankheitskeime oder Mutationen anpassbares Testsystem zu entwickeln, das zur Erkennung von Krankheitserregern eingesetzt wird. Realisiert wird dies durch ein innovatives Gentest-System mit wechselbaren Glasfaserspitzen in Verbindung mit einem hoch-sensitiven und tragbaren SERS-Spektrometer. Dafür wird auf eine nanostrukturierte SERS-Spitze einer Glasfaser ein Testformat in Form eines Oligonukleotid-Assays angebracht. Die Detektion von Raman-Moden im SERS-Spektrometer gibt Aufschluss darüber, ob eine spezifische Ziel-Sequenz (Target), die nur bei einer bestimmten Krankheit vorkommt, in einer Patientenprobe anwesend ist. Durch die wechselbaren Spitzen sind Reihentests auf eine Krankheit genauso möglich, wie der Test auf verschiedene krankmachende Erreger nacheinander. Das tragbare und hoch-auflösende Raman-Messgerät kann vielfältig und an unterschiedlichsten Orten eingesetzt werden.

Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderprogramm: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Innovationsnetzwerk: NanoAnalytik und -Messtechnik in der Produktion (NAMiP)
Projektlaufzeit: Apr. 2022 - Mrz. 2025
Fördersumme: 220.000 €
Projektpartner: SIOS Meßtechnik GmbH

Im ZIM-Kooperationsprojekt „EU Stage V – Entwicklung von CR-Flex-Fuel-Pflanzenöl-Dieselmotoren < 56 kW, als Generator und Regelenergie in CO2-neutralen Hybridkraftwerken“ wurde ein serieller CR-Dieselmotor für den Betrieb mit reinen Pflanzenölen funktionsentwickelt. Zur Verbesserung von Kaltstart- und Niedriglastbetrieb, wurden die Einspritzparameter von reinem Pflanzenöl und Mischungen aus biogenen Additiven mit Pflanzenöl charakterisiert und ein Winterkraftstoff entsprechend DIN 51605 entwickelt. Abschluss des Projektes stellte ein Sommer-Wintertest des funktions- und emissionsoptimierten Dieselmotors inkl. LE2An-Modul an einem hochalpinen Hybrid-Teststand im Flex-Fuel-Betrieb mit Diesel, Biodiesel und Pflanzenöl dar.

Teilvorhaben (OTH Regensburg): Entwicklung eines Low-Impact-Emission-Exhaust-Gas-Aftertreatment-Moduls für den dynamischen, bivalenten Start-Stopp-Betrieb von Kleindieselmotoren mit (Bio-)Diesel und Pflanzenöl

Hauptentwicklungsziele des Teilprojektes war die Applikation eines Dieselmotors aus der Leistungsklasse < 56 kW für den Flex-Fuel- und Pflanzenölbetrieb unter Einhaltung der Stage V Emissionsgrenzwerte. Dafür wurde ein Low-Impact-Emission-Exhaust-Gas-Aftertreatment-Modul (LE2An) zur Reduzierung der Kaltstartemissionen entwickelt, das auf dem Einsatz von Aktivkohle zur Reduzierung der Stickoxidemissionen im Start-Stopp-Betrieb basiert. Augenmerk lag hierbei auf der einfachen Integration der Adsorbereinheit mit Schaltventil in neue, aber auch bestehende Systeme, um so die Abgasnachbehandlung optimal zu ergänzen. Die Untersuchung ausgewählter Aktivkohlen als Adsorptionsmittel erfolgte an einem Systemprüfstand. 

Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderprogramm: (ZIM)
Projektträger: AiF Projekt GmbH
Projektlaufzeit: Mai 2021 - Nov. 2023
Fördersumme: 220.000 €
Projektpartner: Autark 2000, dts design

Teilvorhaben (OTH Regensburg): Adsorption und Katalyse

Die Pilotstudie REINELUFFT? soll zeigen, ob und wie sich Luftfiltersysteme, die Stickstoffdioxid aus der
Luft entfernen, einsetzen lassen, um die NO2-Luftkonzentration im Umfeld verkehrsreicher Straßen zu
reduzieren. Das Projekt REINELUFFT? hat zwei grundlegende Ziele:

• Post-Emissions-Luftfiltersysteme für Stickstoffdioxid für den Einsatz an verkehrsreichen Straßen wissenschaftlich zu erproben
• Nutzungsempfehlung von Post-Emissions-Luftfiltersystemen zur Einhaltung von EU-Richtlinien für NO2 an kritischen Standorten zu erarbeiten

Im Teilprojekt ADSORPTION & KATALYSE wird die Effizienz und Wirkungsweise der NO2-Filter untersucht.
Dabei sollen die NO2-Abscheidewirkung der Filterelemente bei Umgebungsbedingungen, bei Alterung
der Filterelemente sowie der detaillierte NO2-Reaktionsmechanismus analysiert und erforscht
werden.
Dazu werden Messungen am Aufstellort durchgeführt, um zu gewährleisten, dass die NO2-Abscheidewirkung
unter realen Umgebungsbedingungen untersucht wird. Weiterhin sind Messungen im Labormaßstab
geplant, mit denen der Reaktionsmechanismus zur NO2-Abscheidung und mögliche Nebenreaktionen
exakt identifiziert werden können.
Daraus abgeleitet sollen Handlungsempfehlungen zur optimalen Betriebsweise formuliert werden.

Gefördert durch: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz (StMUV)
Projektlaufzeit: Okt. 2020 - Sep. 2023
Fördersumme: 377.717 €
Beteiligte Projektpartner:

• Universität Bayreuth
• Universität Augsburg
• Technische Universität München

Um die Luftqualität in Deutschland zu verbessern, werden die Abgasemissionsgrenzwerte der Automobilbranche stetig verschärft. Durch die Einführung von Partikelfiltern, konnte so die Feinstaubemission von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren reduziert werden. Die Überprüfung der Funktionsweise von Dieselpartikelfiltern wird bisher im Zuge der periodischen Abgasuntersuchung (AU) mittels Trübungsmessung ermittelt. Untersuchungen belegten jedoch, dass nicht alle beschädigten oder manipulierten Partikelfilter durch diese Messmethode ermittelt werden können. Aus diesem Grund wird ab 2023 in Deutschland im Zuge der periodischen Abgasuntersuchung die Partikelanzahl im Leerlauf überprüft. Die hierzu eingesetzten Partikelzähler, müssen wie alle anderen für die Hauptuntersuchung nötigen Messgeräte einmal jährlich durch akkreditierte Techniker überprüft werden. Aktuell gibt es für diese Überprüfung kein mobiles Kalibriergerät. Im Zuge dieses Projekts soll daher ein Prototyp für ein späteres Produkt entwickelt werden, dass für eine mobile Anwendung geeignet ist. Hierzu muss eine preiswertes System, bestehend aus Partikelquelle, Messgasaufbereitung, Verdünnung und Detektor entwickelt werden. 

Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderprogramm: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger: AiF Projekt GmbH
Projektlaufzeit: Sep. 2021 - Sep. 2023
Fördersumme: 184.339 €
Projektpartner: Scale MT GmbH

Teilvorhaben (OTH Regensburg): Entwicklung einer Methodik zur Emissions-, Verbrauchs- und Geräuschoptimierung wasserstoffbetriebener Verbrennungskraftmaschinen

Im Projekt H2KaREE soll ein mit Wasserstoff betriebener Kreiskolbenmotor (Wankelmotor) als Range Extender entwickelt werden, der mit Wasserstoff betrieben dieselben umweltrelevanten Eigenschaften aufweist wie Batterien (emissionsarm, CO2-neutral, geräusch- und vibrationsarm), eine deutlich höhere Reichweite als rein batteriebetriebene Elektromotoren ermöglicht, eine zuverlässige, lange Laufleistung gewährleistet und die Kosten bisher angebotener Lösungen deutlich unterschreitet.
Es sollen damit Nischenmärkte im Elektro-Nutzfahrzeugbereich (Kleintransporter, Kühlfahrzeuge, kommunale Nutzfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen etc.) anvisiert werden.

Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderprogramm: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger: AiF Projekt GmbH
Projektlaufzeit: Apr. 2020 - Mrz. 2022
Fördersumme: 190.000 €
Projektpartner: EVS Elektronik GmbH

Im Rahmen des Projekts FEsMo-Tec wurde eine Forschungsanlage zur Entwicklung alternativer Energiespeicher- und Mobilitätstechnologien errichtet. Der Einsatz von Wasserstoff eröffnet ein breites Feld an Alternativtechnologien, die in sämtlichen Energiesektoren ihre Einsatzmöglichkeiten finden. Die eigens entwickelte Forschungsanlage stellt deshalb eine einzigartige und umfassende Möglichkeit zur Prozessuntersuchung von Brennstoffzellen/Elektrolyseuren, Verbrennungsmotoren sowie bestehender als auch neuer Wasserstoff-Speichertechnologien dar, die so in Ihrer Gesamtheit nicht als Anlage erwerblich ist. Die Forschungsanlage soll sowohl individuelle wie auch simultane Analysen ermöglichen, mit denen chemische Energiewandlungstechnologien in einer definierten und kontrollierten Umgebung untersucht werden können.

Das zentrale Ergebnis des Projektes FEsMo-Tec ist die betriebsbereite, universell einsetzbare Analyseplattform zur individuellen und simultanen Prozessuntersuchung bestehender als auch neuer Wasserstoff-Speichertechnologien. Mit dieser Forschungsanlage kann sich die OTH Regensburg weiter in ihrem Leitthema „Energie und Mobilität“ wie auch in den Kernthemen der Hightech-Strategien 2025 „Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Energie“ sowie „Mobilität“ verstärken und an bestehende Projekte anknüpfen. Zum Projektende wurde die Forschungsanlage mitsamt der erworbenen Sensorik mit Technologien bestehender Projekte erfolgreich in Betrieb genommen.

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderrichtlinie: FH-Invest 2020
Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH
Projektlaufzeit: Jul. 2020 - Mrz. 2021
Fördersumme: 584.081,14 €

Am Forschungsprojekt "Resiliente, integrierte und systemdienliche Energieversorgungssysteme im städtischen Bestandsquartier unter vollständiger Integration erneuerbarer Energien (QUARREE100) – Reallabor Rüsdorfer Kamp" (QUARREE100) arbeiten insgesamt 22 Partner, darunter Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Unternehmen und kommunale Einrichtungen.

Ziel ist die Entwicklung von skalierbaren und übertragbaren Lösungen, die im Quartier einen hohen Anteil von erneuerbaren Energien in allen Sektoren zulassen und dabei das Quartier ins Gesamtenergiesystem integrieren. Dafür sind innovative Technologien nötig, die auf der Skala von Quartieren und regionalen Verbünden aus Siedlungen, Gewerbe und Industrie zu einer hochgradig flexiblen Versorgung mit Energieträgern inklusive der Kopplung der dazugehörigen Versorgungssysteme beitragen. Diese werden im vorliegenden Vorhaben entwickelt, getestet und im Reallabor implementiert. Des Weiteren sind übertragbar einsetzbare Werkzeuge für eine Planung von integrierten, systemdienlichen und quartiersbezogenen Energiesystemen nötig, für die ein Baukasten mit Werkzeugen von Simulations- und Analysetools bis hin zu Partizipationskonzepten entwickelt wird.

Teilprojekt (OTH Regensburg)

In dem Teilvorhaben "Thermochemischer Speicher für Quartiere" (Lead: FENES, OTH Regensburg) wird ein System bestehend aus einem Elektrolyseur, einem neuartigen thermochemischen Fe/FeOx-Speicher und einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor entwickelt, das sowohl elektrische als auch thermische Energie in Quartieren bereitstellen kann. Das Labor Verbrennungsmotoren und Abgasnachbehandung (Prof. Rabl) hat sich hierbei mit der Umrüstung eines Verbrennungsmotors für den Betrieb mit einem Wasserstoff/Wasserdampf/Sauerstoff/Argon-Gemisches beschäftigt. Dieser Motor ermöglicht dabei in Kombination mit dem thermochemischen Energiespeicher einen CO₂- und schadstofffreien Betrieb.

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderrichtlinie: "Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“ im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung
Projektträger: Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH
Projektlaufzeit: Nov. 2017 - Okt. 2022
Projektvolumen: 24 Mio €
Projektpartner:  22 Partner darunter Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Unternehmen und kommunale Einrichtungen

Teilvorhaben (OTH Regensburg): Netz-, Markt- und Motorenanalyse, Optimierungsmodell

Das Projekt soll herausarbeiten, welche Potenziale Biogasanlagen hinsichtlich den oben genannten Einsatzfällen haben und welche Systemdienstleistungen unter welchen technischen Voraussetzungen angeboten werden können. Der Fokus liegt auf Biogasanlagen mit Flüssig- und Feststoffvergärung und Nutzung des erzeugten Gases in Blockheizkraftwerken sowie auf Biomethan-Einspeiseanlagen.

Weiterhin soll untersucht werden, welche Kombinationen an Einsatzfällen von Biogasanlagen wirtschaftlich optimal sind und welche Auslegung der Motoren-, Verfahrens- und Anlagentechnik dazu erforderlich ist.

Diese Untersuchung soll zusätzlich dahingehend durchgeführt werden, wie sich für einen optimalen wirtschaftlichen Betrieb von Biogasanlagen die Einsatzfälle und technische Auslegung ändern müssten, wenn künftig ein Markt für die Vergütung der zu beschaffenden Systemdienstleistungen entstehen würde. Dabei werden die Betrachtungen in Abhängigkeit von der Anlagengröße und dem Verknüpfungspunkt mit dem Netz angestellt, weil die Erbringung von Systemdienstleistungen davon abhängig ist, an welcher Stelle die Anlage im Netz angeschlossen ist (z. B. Einfluss auf Spannung oder Beitrag zur Netzentlastung).

In Bezug auf den rechtlichen und regulatorischen Rahmen möchte das Projekt bewusst den Blick auf die Zukunft richten, d. h. die bestehenden Regularien als Status Quo belassen und stattdessen in den Analysen und Untersuchungen den Ansatz verfolgen, wie dieser Rahmen künftig aussehen müsste, damit Biogasanlagen betriebs- und volkswirtschaftlich effizienter betrieben werden können.

Zur Seite der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Projektlaufzeit: Sep. 2018 - Aug. 2021
Projektvolumen: 714.000 €
Schlussbericht: Download
Projektpartner:

• OTH Amberg-Weiden 
• Institut für Energietechnik IfE GmbH an der OTH Amberg-Weiden

Teilvorhaben (OTH Regensburg): Charakterisierung des Einspritzverhaltens von Rapsölkraftstoff und Pflanzenöle

Ziel des Verbundprojektes ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung von pflanzenöltauglichen Off-Road-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung und die Validierung der Ergebnisse am Prüfstand. Die Forschungsergebnisse sind überwiegend kraftstoffspezifisch und daher auf unterschiedliche  otoren übertragbar. Die Ergebnisse sollen den Kenntnisstand zu motorrelevanten Eigenschaften von Rapsölkraftstoff und anderen Pflanzenölen erweitern, um die Wissensbasis für die Auslegung von Injektoren und Abgasnachbehandlungssystemen zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für die Entwicklung von  ösungen zur Umstellung der bisher noch weitgehend auf fossilen Energieträgern basierenden land- und forstwirtschaftlichen Antriebstechnologien auf erneuerbare Antriebe bzw. Kraftstoffe nutzbar sein. Im Teilvorhaben 2 des Verbundprojektes wird an einem Einspritzsystemprüfstand die hydraulische Einspritzcharakteristik von  Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölkraftstoffen mittels dem Einspritzratenmessgerät Moehwald HDA und einer optisch zugänglichen Hochdruckkammer ermittelt. In Verbindung mit den in Teilvorhaben 1 gewonnenen Erkenntnissen erlauben eine kraftstoffspezifische Optimierung der Einspritzparameter.

Zur Seite der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Förderprogramm: Nachwachsende Rohstoffe
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Projektlaufzeit: Jun. 2017 - Mrz. 2020
Fördersumme: 229.668 €
Schlussbericht: Download
Projektpartner:

• Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
• Deutz AG

Im Verbundprojekt „Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe“ (NAMOSYN) wurden synthetische Kraftstoffe für Diesel- und Ottomotoren, die nachhaltig produziert und genutzt werden können, entwickelt und getestet. Diese Kraftstoffe können mit Kohlendioxid aus der Umgebungsluft oder Industrieprozessen und erneuerbaren Energien hergestellt werden und ermöglichen einen geschlossenen CO2-Kreislauf. Sie haben aufgrund ihrer chemischen Struktur (Keine Kohlenstoff-Kohlenstoff Bindungen und Sauerstoff im Molekül) günstige Verbrennungseigenschaften und verbrennen nahezu rußfrei. Dies ermöglicht den Einsatz neuer Brennverfahren bei Verbrennungsmotoren, die effizienter sind und deutlich geringere Emissionen von Stickoxiden (NOx) und Feinstaub verursachen.

Teilvorhaben: Cluster FC1a Oxymethylenether (OME) und Cluster FC2 C1-Ottokraftstoffe

Im Labor für Verbrennungsmotoren und Abgasnachbehandlung der OTH Regensburg wurden im Zuge des NAMOSYN Projektes im Rahmen der zwei Teilvorhaben „FC 1A: Motorische Testung von OME“ und „FC 2: Untersuchung von C1-Oxygenaten für Ottomotoren“ zwei Vertreter klimaneutraler Kraftstoffe an verschiedenen Systemprüfständen (Motor-, Einspritzprüfstand, optisch zugängliche Einspritzkammer, …) und mit Hilfe von Simulationsmethoden für den Einsatz in bestehenden Verbrennungsmotoren untersucht. Synthetische Kraftstoffe aus der Gruppe der Oxymethylenether (OME) stellen eine CO2-neutrale Alternative zu fossilem Dieselkraftstoff dar. Für Ottomotoren wurde untersucht, ob der synthetische Kraftstoff DMC+ (Dimethylcarbonat & Methylformiat) einen Ersatz für Ottokraftstoff darstellen kann und bei Blends von Ottokraftstoff mit Methylformiat Drop-In Fähigkeit gegeben ist.

Abschlussbroschüre NAMOSYN

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm: Grundlagenforschung Energie
Projektträger: Projektträger Jülich (PtJ), Forschungszentrum Jülich GmbH
Projektlaufzeit: Apr. 2019 - Sep. 2022
Fördersumme: ca. 1,3 Mio €
Projektkoordinator: DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
Projektpartner: 39 Projektpartner aus Forschung und Industrie