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Wie kann der erhöhte Anteil durch Photovoltaik und Windkraft fluktuierend erzeugter Energie im Stromnetz ausgeglichen werden? Biogas- und Biomethananlagen sind interessante technologische Lösungen zur Stabilisierung des Stromnetzes. Die Umsetzung der Biomasse zu Methan erfolgt aber aufgrund von Wasserstoffmangel im Biogasreaktor nicht vollständig. Daher werden derzeit verschiedene Ansätze verfolgt, die verwertbare Gasausbeute zu erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welche Möglichkeiten zur Erhöhung der Methanausbeute von Biogasanlagen bestehen und wie sich diese ökologisch und wirtschaftlich darstellen. Zunächst werden der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand zur Erhöhung der Methanausbeute in Biogasanlagen dargestellt und die verschiedenen Prozesse der Wasserstoffherstellung und Methanisierung beschrieben. In einem Vergleich werden die vorteilhaftesten Verfahren dargestellt. Diese bilden die Grundlage für die ökologischen und ökonomischen Betrachtungen zu vier ausgewählten Szenarien. Für das wirtschaftlich vorteilhafteste Szenario wird das CO2-Minderungspotential auf den gesamtdeutschen Markt skaliert. Abschließend werden der weitere Forschungs- und Entwicklungsbedarf in dem Themengebiet ermittelt, sowie politische Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen auf die Biogastechnologie kritisch beleuchtet.
Diese Richtlinie richtet sich an Unternehmen, die ihre Mitarbeitenden dafür gewinnen wollen, sich stärker für einen effizienteren und sparsameren Einsatz von Ressourcen einzusetzen, und die deren Erfahrungen und Know-how bei PIUS-Projekten nutzen möchten. Der Fokus liegt darauf, wie sich dabei die Einbindung von Mitarbeitenden unter den jeweiligen unternehmensspezifischen Ausgangssituationen systematisch organisieren lässt. Unter der Einbindung von Mitarbeitenden wird dabei primär die aktive Rolle von Mitarbeitenden bei Optimierungsprojekten - wie zu PIUS - verstanden, angefangen vom Erfahrungs- und Know-How-Träger über den Beteiligten am Planungsprozess bis hin zum Ausführenden bei der Umsetzung. Darüber hinaus geht es auch um Information und Motivation der Mitarbeitenden. Die gelebte Einbindung von Mitarbeitenden unterstützt nicht nur dabei, PIUS-Projekte deutlich erfolgreicher anzugehen und umzusetzen, sondern es lassen sich insgesamt die Innovationskraft, die Unternehmenskultur und die Motivation der Mitarbeitenden im Unternehmen steigern.
Eine zukunftsfähige Ausrichtung der betrieblichen Abläufe nach den Prinzipien des nachhaltigen Wirtschaftens erhöht die Wettbewerbsfähigkeit, die Innovationskraft und die Glaubwürdigkeit des Unternehmens bei allen Interessengruppen. Zudem zeigt die Praxis, dass Unternehmen damit nicht nur ökologische und soziale Aspekte angehen können, sondern auch ökonomisch besser aufgestellt sind, zum Beispiel durch Einsparungen an Ressourcen, einer höheren Akzeptanz im Markt und in der Gesellschaft oder einer besseren Mitarbeitermotivation. In der VDI 4070 Blatt 1 wurde eine Handlungsanleitung gegeben und eine strukturierte Vorgehensweise beschrieben, um Betriebe systematisch an ein nachhaltiges Wirtschaften heranzuführen. In Ergänzung dazu werden in Blatt 2 beispielhafte Methoden sowie bewährte und innovative Instrumente vorgestellt und praktische Anwendungshilfen und Beispiele aufgezeigt. Die Richtlinie richtet sich an Behörden, Beratungsunternehmen, kleine und mittelständische Unternehmen.
Mature economies which are driven mainly by small and medium sized enterprises (SMEs) are increasingly becoming dependent on material imports. Global material consumption is ever increasing, mainly driven by population increases. Decoupling of material consumption from economic growth is one of the greatest challenges of the 21st century. Within this paper available methods for the assessment of material efficiency on different economic scales are investigated and those detected that are particulary suitable for the use in SMEs. Recommendations for further improvements of the selected tools and an outlook concerning planned research activities in the field of material efficiency in enterprises, supply chains and circular economy aspects are given.
In order to decouple economic growth from global material consumption it is necessary to implement material efficiency strategies at the level of single enterprises and their supply chains, and to implement circular economy aspects. Manufacturing firms face multiple implementation challenges like cost limitations, competition, innovation and stakeholder pressure, and supplier and customer relationships, among others
. An extended evaluation of triggers and barriers to improve material efficiency in manufacturing companies, along the supply chain and concerning circular economy considerations is provided. This paper delivers an extended literature review, a critical discussion of the current situation and resulting challenges concerning material efficiency approaches in manufacturing supply chains. Finally, a conclusion and outlook on further research direction is given.
Up to now biorefinery concepts can hardly compete with the conventional production of fossil-based chemicals. On one hand, conventional chemical production has been optimised over many decades in terms of energy, yield and costs. Biorefineries, on the other hand, do not have the benefit of long-term experience and therefore have a huge potential for optimisation. This study deals with the economic evaluation of a newly developed biorefinery concept based on superheated steam (SHS) torrefaction of biomass residues with recovery of valuable platform chemicals. Two variants of the biorefinery were economically investigated. One variant supplies various platform chemicals and torrefied biomass. The second variant supplies thermal energy for external consumers in addition to platform chemicals. The results show that both variants can be operated profitably if the focus of the platform chemicals produced is on high quality and thus on the higher-priced segment. The economic analysis gives clear indications of the most important financial influencing parameters. The economic impact of integration into existing industrial structures is positive. With the analysis, a viable business model can be developed. Based on the results of the present study, an open-innovation platform is recommended for the further development and commercialisation of the novel biorefinery.
Within the last decade, research on torrefaction has gained increasing attention due to its ability to improve the physical properties and chemical composition of biomass residues for further energetic utilisation. While most of the research works focused on improving the energy density of the solid fraction to offer an ecological alternative to coal for energy applications, little attention was paid to the valorisation of the condensable gases as platform chemicals and its ecological relevance when compared to conventional production processes. Therefore, the present study focuses on the ecological evaluation of an innovative biorefinery concept that includes superheated steam drying and the torrefaction of biomass residues at ambient pressure, the recovery of volatiles and the valorisation/separation of several valuable platform chemicals. For a reference case and an alternative system design scenario, the ecological footprint was assessed, considering the use of different biomass residues. The results show that the newly developed process can compete with established bio-based and conventional production processes for furfural, 5-HMF and acetic acid in terms of the assessed environmental performance indicators. The requirements for further research on the synthesis of other promising platform chemicals and the necessary economic evaluation of the process were elaborated.
Der Sondermaschinenbau ist durch eine hohe Variantenvielfalt und komplexe Materialflüsse charakterisiert (Reinhart, Bredow & Pohl, 2009, S. 131). Die vorliegende Publikation stellt die im Zuge eines Praxisprojekts angewendeten Vorgehensweisen zur Materialflussoptimierung im Sondermaschinenbau vor. Dabei werden Erfahrungswerte und Hindernisse herausgearbeitet.
Energy efficiency is an important issue, especially following the introduction of new energy services legislation in Germany. One thing that is often overlooked is the biggest cost driver in the processing industry: material expenditures. To make full use of any potential cost savings and raise competitiveness, companies have to look very carefully at all material flows. This raises the important question of how to organize resource efficiency projects strategically and in terms of operational implementation. The Steinbeis Transfer Center for Energy and Environmental Process Technology, Eco-Management is demonstrating the different options open to manufacturing companies when it comes to resource efficiency – showing that it really is worth subjecting the issue to closer scrutiny.
In der Vergangenheit ist der Materialfluss meist mit der Produktion gewachsen. Mit steigender Produkt-Individualität erhöht sich die Anzahl der zu fertigenden Varianten in der Produktion und somit die Komplexität der Materialflüsse. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Möglichkeiten und Methoden zur Aufnahme und Optimierung von Materialflüssen im Zusammenhang mit hoher Variantenvielfalt untersucht.