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  Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und Reaktortechnik (Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Hans-Josef Allelein)

Sonderforschungsbereich 525:
Ressourcenorientierte Gesamtbetrachtung von Stoffströmen metallischer Rohstoffe
Teilprojekt 7 - Energiebereitstellung

Ziel des Gesamtprojekts:

Das Ziel des Sonderforschungsbereichs 525 ist die Entwicklung eines Instrumentariums für ein ressourcenschonendes Stoffstrommanagement metallischer Rohstoffe. Unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten soll in der ersten Phase exemplarisch der Stoffstrom des Aluminiums von der Exploration über die Bauxitgewinnung, Aufbereitung und Verhüttung bis zur Verarbeitung, Nutzung und Entsorgung in einem Gesamtmodell abgebildet werden. Energetische, transporttechnische, ökologische und sozio-ökonomische Gesichtspunkte dieser Prozesskette werden mittels Querschnittsprojekten erfasst und im Rahmen einer Systemanalyse zusammengefasst. Mittels Szenarien können dann ausgehend von der gegenwärtigen Situation zukünftige Entwicklungen abgeschätzt werden. Potentielle Veränderungen von Techniken, Produktionsstrukturen, Märkten, Außenhandelsbeziehungen und Interessenkonstellationen werden dabei ebenso betrachtet, wie Möglichkeiten der Internalisierung externer Effekten um zu einer nachhaltigen Entwicklung zu gelangen. Die Ergebnisse des Sonderforschungsbereichs dienen schließlich als Diskussionsgrundlage sowie als Entscheidungshilfe für ein ressourcenorientiertes Stoffstrommanagement.

Strukturierung des Sonderforschungsbereichs in Teilprojekte (TP):

Im Sonderforschungsbereichs 525 kooperieren Ingenieure, Naturwissenschaftler und Wirtschaftswissenschaftler aus neun Instituten der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) und des Forschungszentrums Jülich (FZ).

Struktur des SFB

Ziel des Teilprojekts 7 "Energiebereitstellung":

Das Teilprojekt "Energiebereitstellung", das von dem Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und -technik bearbeitet wird, dient der Entwicklung eines Modells zur Abbildung der Energieversorgungsstrukturen sämtlicher Herstellungs-, Transport-, Recycling- und Entsorgungsprozesse in der Aluminiumprozesskette. Ausgehend von den Lagerstätten der Primärenergieträger werden hierfür im Rahmen von Sachbilanzen stoffliche und energetische In- und Outputs, Kosten sowie die Arbeitsintensität über alle Gewinnungs- und Umwandlungsprozesse bis hin zur Nutzung der Endenergie beim Verbraucher, z.B. in der Prozesskette der Metallherstellung, erfasst. Die erhobenen Daten werden in einer Datenbank abgelegt und verwaltet. Mit einer Bilanzierungssoftware zur ganzheitlichen Bilanzierung komplexer Systeme lassen sich die einzelnen Prozesse der Metallprozesskette und der Energiebereitstellungskette modular abbilden. Die in der Prozesskette der Metallherstellung erfassten Endenergieverbräuche werden nun mit Hilfe des erstellten Energiemodells im Hinblick auf Primärenergie-, Energieressourcenverbrauch (z.B. Steinkohle, Uranerz), ökonomische (z.B. Stromgestehungskosten) und ökologische Effekte (z.B. CO2-Emissionen) untersucht und können somit dem Endprodukt (z.B. 1 t Aluminium) des Metallherstellungsprozesses zugewiesen werden.

Vorgehensweise:

Eigenschaften und Leistungsfähigkeit des Energiemodells:

Mit Hilfe des Energiemodells können im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung u.a. folgende Kennzahlen der Energiebereitstellung für die Prozesse der Metallherstellung, -verarbeitung und -entsorgung ermittelt werden:

Ziel des Teilprojekts 7 "Energiebereitstellung":

Das Energiemodell soll für verschiedene Varianten der Energiebereitstellung und der Metallprozesskette die oben genannten Kennzahlen ermitteln. Hierzu sollen u.a. für die Energiebereitstellung folgende Variationen durchgeführt werden:

Auch in dem Metallherstellungsprozess sollen technologische Varianten und Weiterentwicklungen aus endenergetischer Sicht betrachtet und analysiert werden. Hiermit können die Zusammenhänge zwischen Ressourcen, Ökologie, Ökonomie und Technik bei der Energiebereitstellung dargestellt werden. Hiermit kann der Einfluss der oben genannten Varianten sowohl in den Prozessketten der Energiebereitstellung als auch in den Modulen der Metallprozesskette auf den Ressourcenverbrauch, energiebedingte ökologische und ökonomische Aspekte dargestellt werden. Das Ergebnis sind produktspezifische Kennzahlen, z.B. Schadstoffemissionen oder Ressourcenverzehr je Tonne Endprodukt (Aluminium), beispielweise kgCO2/tAl, kgUran/tAl.
Das Energiemodell dient somit der Strategieentwicklung mittels Szenarien zu einer ressourcenorientierten Gestaltung der Energieversorgung der Prozesse der Metallherstellung, -verarbeitung und -entsorgung.