Referenzbeispiele

Neuer künstlicher Diesel-Kraftstoff

Entwicklung eines innovativen Verfahrens, in dem CO2 und H2O mittels erneuerbarer Energie durch Nutzung der hocheffizienten Hochtemperatur-Wasserdampf-Elektrolyse mit einem energetischen Wirkungsgrad von erwartungsgemäß zirka 70 Prozent in Kraftstoffe (Benzin, Diesel, Kerosin, Methanol, Methan) umgewandelt werden.

Wasserstoff als Kraftstoff

In verschiedenen Forschungsprojekten wird der Einsatz von Wasserstoff als alternativer Kraftstoff im Individualverkehr und Personentransport untersucht. Schwerpunkte liegen sowohl in der Analyse von Produktionsverfahren und Wasserstoffinfrastruktur als auch in der Bewertung der Wasserstoffnutzung in konkreten Mobilitätskonzepten. Arbeitsinhalte reichen von der Ökobilanzierung von Kraftstoffen, Antriebs- und Fahrzeugkonzepten bis hin zum Datenmonitoring in Flottenprojekten.

Alternative Antriebe und Fahrzeugkonzepte

Als Teil der Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM) standen die potentiellen Umweltwirkungen des Lebenszyklus von Elektrofahrzeugkonzepten im Fokus – von der Materialherstellung, den Antriebskomponenten und Fahrzeugen, über die Fahrzeugnutzung bis hin zur Verwertung und Entsorgung am Lebensende. Der Fokus der Untersuchungen lag auf Fahrzeugkonzepten mit reinem batterieelektrischen Antrieb sowie auf zwei Hybridfahrzeugkonzepten, der Plug-In Hybrid und Range Extender. Mit Hilfe von Szenarien wurden zukünftige Entwicklungstrends des Umweltprofils der Fahrzeuge untersucht. Durch den Vergleich zu konventionellen Varianten mit Verbrennungsmotor wurden die erforderlichen Rahmenbedingungen für einen ökologisch vorteilhaften Einsatz der Elektrofahrzeugkonzepte ermittelt. Mehr Info

Alltagstauglichkeit und ökologischer Nutzung 

Im Rahmen verschiedener Projekte (z.B. RheinMobil) und Begleitforschungsaktivitäten (z.B. Praxperform E und HyTEC) werden die potentiellen Umweltwirkungen von Elektrofahrzeugkonzepten (Batterie, Brennstoffzelle, Hybridvarianten, etc.) in spezifischen Einsatzgebieten (Individualverkehr, Wirtschaftsverkehr, Lieferverkehr, Pendler, Einsatz in Fahrzeugflotten, CarSharing, ÖPNV etc.) untersucht. Auf Grundlage der erhobenen Realdaten der Fahrzeugnutzung (Ladeverhalten, Energieverbrauch der Fahrzeuge, tägliche Fahrleistungen, und Fahrstrecken zwischen Ladevorgängen) lassen sich belastbarere Aussagen über die Alltagstauglichkeit von Fahrzeug- und Antriebskonzepten unter Berücksichtigung der spezifischen Rahmenbedingungen und Anforderungen der Einsatzgebiete treffen. Die gewonnen Erkenntnisse liefern eine wichtige Grundlage, um Fahrzeugflotten zu optimieren und verfügbare Verkehrsmittel sinnvoll zu intelligenten Mobilitätskonzepten zu verknüpfen. Mehr Info zu Praxperform E.

Ökobilanzen von komplexen Produkten und Produktgruppen

Ökobilanzen liefern wichtige Informationen für eine umweltgerechte Produktentwicklung. Insbesondere Ökobilanzen komplexer Produkte, wie zum Beispiel Elektronikprodukte oder Fahrzeuge, die aus vielfältigen Materialen und mehreren tausend Komponenten und Bauelementen gefertigt werden, stellen Hersteller vor die Herausforderung, die relevanten Daten zu identifizieren, aufzubereiten und konsistent in ein Ökobilanzmodell zu überführen. Die Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung unterstützt Unternehmen bei der methodischen Umsetzung und Implementierung der Ökobilanz als unterstützendes Werkzeug in der Produktentwicklung – von der Datenerfassung über die Modellerstellung bis hin zur Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Parametrisierte, generische Systemmodelle ermöglichen es, Designmodifikationen oder Weiterentwicklungen von Produkten bereits in der Konzeptionsphase in einem vertretbaren Arbeits- und Zeitaufwand zu analysieren und somit mögliche Schwachstellen zu identifizieren und zu vermeiden. Der generische Modellierungsansatz ermöglicht zudem, verschiedene Produkte einer Produktgruppe mithilfe eines Ökobilanzmodells abzubilden, ohne Kompromisse in der Ergebnisqualität oder des Detaillierungsgrads eingehen zu müssen. Vergleichbare Arbeiten wurden beispielsweise im Rahmen einer Produktzertifizierung von Flurförderzeugen der Firma Linde Material Handling durchgeführt. Mehr Info

Energieautarkie

Die Wissenschaftler befassen sich auch mit der Umweltbewertung von komplexen Energieversorgungs- und Nutzungskonzepten. Die Systemanalyse liefert wichtige Hintergrundinformation für Entscheidungsträger zur optimalen Auslegung von Energienetzen, der Auswahl geeigneter Energieerzeugungs- und Speicherungstechnologien unter Berücksichtigung der spezifischen Rahmenbedingungen des Untersuchungsfalls. Auf dieser Grundlage lassen sich zielgerichtete Optimierungsmaßnahmen ableiten, beispielsweise Aussagen darüber treffen, bis zu welchen Autarkie-Grad Energienetze aus ökologischer Sicht sinnvoll sind.

Lebenszyklusanalyse verschiedener Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien

Im Rahmen unterschiedlicher Projekte wurde der gesamte Lebenszyklus von der Rohstoffbereitstellung, der detaillierten Prozesskettenanalyse der Modulfertigung, die Nutzungs- und Verwertungsszenarien analysiert und der potentielle ökologische Mehrwert der regenerativen Stromerzeugung im Vergleich zu heutigen Stromerzeugungstechnologien und Systemen untersucht. Außerdem waren die Identifikation von Optimierungsmaßnahmen in Produktion und Nutzung sowie spezifischer Recyclingkonzepte Bestandteil der Projekte. Weiterhin wurden die Verfügbarkeit und die Materialflüsse der eingesetzten Halbleitermaterialien im Rahmen von Materialflussanalysen aufgezeigt.

Ressourcenoptimierte Produktgestaltung aus ganzheitlicher Perspektive

Der langfristige Paradigmenwechsel hin zu einer Produktion mit »maximaler Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz« bildet den übergeordneten Lösungsansatz für das Fraunhofer Leitprojekt E³ in der Produktionstechnik. Ziel ist es, die Vorgaben einer E³-Fabrik – energie- und ressourceneffiziente Produktion, emissionsneutrale Fabrik, Einbindung des Menschen in die Produktion – in der produzierenden Industrie umsetzen. Dafür ist es notwendig, in einer ganzheitlichen Betrachtung von Produktion, Fabrik und Mensch zu erforschen, wie Stoff-, Energie- und Informationsflüsse möglichst ressourceneffizient verbunden, geplant und gesteuert werden können. Voraussetzung hierfür sind geeignete Planungs- und Prognosewerkzeuge. Das in das Fraunhofer Leitprojekt E³-Produktion eingebettete Integrationsprojekt »I2 – Ressourcenoptimiertes Produktdesign« schafft dazu die erforderlichen Kompetenzen im Bereich der ressourcen- und energieeffizienten Produktion. Ziel ist die Entwicklung eines Assistenzsystems, welches die Auswirkungen von Entscheidungen in der Produktentstehung auf die Ressourceneffizienz eines Produktes über seinen gesamten Lebenszyklus aufzeigt und die Bewertung potentieller Lösungsmöglichkeiten unterstützt. Zusätzlicher Aufwand in der Produktentwicklung soll dabei durch die Verknüpfung der Konstruktion (CAD), des Produktdatenmanagements (PDM) und der Ökobilanz (LCA) weitestgehend vermieden werden. Mehr Info