• Energy Research
• 7. Clean energy close
• 1. No poverty close
• German close

The replacement of internal combustion engines by electric motors has been identified as a way to achieve widely-accepted international climate protection goals. Especially in the material handling sector, vehicles with electric drives have gained increasing market acceptance over the past decades. However, the electrification of counterbalanced forklift trucks with high tonnages requires batteries with extended energy capacity. Higher energy capacity usually correlates with higher volume-to-surface ratios resulting in decreased heat dissipation and, therefore, increased average operating temperatures of the commonly used lead acid batteries. As a consequence, battery lifetime is greatly reduced. Without design changes, one possibility for avoiding high operating temperatures is an adapted battery management strategy. This thesis reports on results obtained with flooded lead acid batteries, demonstrating that, with management strategies which include operation in a partial state of charge, energy efficiencies can be increased from about 0.7 to about 0.85 with minimal impact on lifetime.

The replacement of internal combustion engines by electric motors has been identified as a way to achieve widely-accepted international climate protection goals. Especially in the material handling sector, vehicles with electric drives have gained increasing market acceptance over the past decades. However, the electrification of counterbalanced forklift trucks with high tonnages requires batteries with extended energy capacity. Higher energy capacity usually correlates with higher volume-to-surface ratios resulting in decreased heat dissipation and, therefore, increased average operating temperatures of the commonly used lead acid batteries. As a consequence, battery lifetime is greatly reduced. Without design changes, one possibility for avoiding high operating temperatures is an adapted battery management strategy. This thesis reports on results obtained with flooded lead acid batteries, demonstrating that, with management strategies which include operation in a partial state of charge, energy efficiencies can be increased from about 0.7 to about 0.85 with minimal impact on lifetime.

I mean to analyze the reciprocity between urban policies and economic growth; and the role of agents and estate developers in China. Emergent economy with high inequality rates. The roles of capitalist corporations and the Government in the construction and reconstruction of cities, Examine the infrastructures, business and commerce developers, sport and leisure areas, academic and cultural centers, and housing in the Chinese metropolis. The Asian country has become one of the most polluting ones as result of the fast urbanization, and the rapid growth of industry and infrastructures. Teams of architects have planned sustainable building but megalopoleis make eco-cities necessary.

I mean to analyze the reciprocity between urban policies and economic growth; and the role of agents and estate developers in China. Emergent economy with high inequality rates. The roles of capitalist corporations and the Government in the construction and reconstruction of cities, Examine the infrastructures, business and commerce developers, sport and leisure areas, academic and cultural centers, and housing in the Chinese metropolis. The Asian country has become one of the most polluting ones as result of the fast urbanization, and the rapid growth of industry and infrastructures. Teams of architects have planned sustainable building but megalopoleis make eco-cities necessary.

In wirtschaftlicher Hinsicht wurden zu errichtende Geb��ude bisher lediglich unter dem Aspekt der Investitions- bzw. Baukosten betrachtet.1 Baunutzungskosten, also alle Kapital- und Verwaltungskosten, Abschreibungen, Steuern, Betriebs- und Bauunterhaltungskosten / Bewirtschaftungskosten, wurden bisher vernachl��ssigt.2, 3 Bei Betreiberimmobilien ist eine grunds��tzliche Ver��nderung des Nachfragemarktes mit einem verst��rkten Fokus auf lebenszyklusorientierte Immobilienkonzepte und somit eine ganzheitliche Betrachtungsweise festzustellen.4 Die Errichtungskosten einer Immobilie liegen bei etwa 20 Prozent, wohingegen die Baunutzungskosten einen Kostenanteil von bis zu 80 Prozent im Laufe eines Immobilienlebenszyklus haben k��nnen.5 Diese Kosten in der Baunutzungsphase lassen sich durch einen nachhaltigen Planungsansatz erheblich reduzieren.6Insbesondere bei Planungsbeginn sind die ��ber den Immobilienlebenszyklus entstehenden Kosten maximal beeinflussbar, da zu diesem Zeitpunkt Kosten- und Qualit��tsentscheidungen getroffen werden.7 Unter Ber��cksichtigung der Lebenszyklusanalyse soll im Bereich des Industrie- und Produktionsbaus ein nachhaltiges Entwurfskonzept am Beispiel eines neu zu entwickelnden Weingutes im Bestand entwickelt werden. Motivationsgrundlage und Forschungsumfeld sind die Themenfelder Nachhaltigkeit, Nachhaltiges Bauen und Bauen im Bestand. 1 S. 1,Hofer/Herzog (2011): Planungsunterst��tzende Lebenszyklusanalyse f��r nachhaltige Geb��ude. 2 S. 84, Sch��nweitz (2012): Geb��ude wirtschaftlich planen. Kalkulierbare, niedrige Lebenszykluskosten geben dem Bauherrn Kostensicherheit. 3 S. 50, Steger (2011): Lebenszykluskosten und die ��konomische Nachhaltigkeit von Geb��uden. 4 ebd., Hofer/Herzog (2011) 5 S. 76 Escher (2008) Planen f��r den Lebenszyklus. Risiken und Grenzen von PPP-Modellen. 6 ebd. Steger (2011) 7 ebd., Sch��nweitz (2012) In economic terms, buildings to be constructed have only been considered under the aspect of investment- and construction-costs until now. Occupancy costs, involving all capital and administrative expenses, depreciation, taxes, operating- and maintenance-costs / management costs have so far been neglected. Regarding operator properties, a fundamental change in the demand market with an increased focus on life-cycle based real estate concepts and thus a holistic approach can be observed.The construction costs of a property are about 20 percent, whereas the occupancy costs can have a cost share of up to 80 percent during a real estate life cycle.These costs in the use-phase can be significantly reduced through a sustainable planning approach.In particular at the start of planning, arising costs in the real estate life cycle can be influenced maximum, because cost and quality decisions are made at this time. Exemplary in the field of industrial architecture, a sustainable design concept will be developed for a new winery within existing buildings. In particular, the life cycle analysis will be considered. Motivation and research context are the topics sustainability, sustainable construction and construction in existing contexts.

In wirtschaftlicher Hinsicht wurden zu errichtende Geb��ude bisher lediglich unter dem Aspekt der Investitions- bzw. Baukosten betrachtet.1 Baunutzungskosten, also alle Kapital- und Verwaltungskosten, Abschreibungen, Steuern, Betriebs- und Bauunterhaltungskosten / Bewirtschaftungskosten, wurden bisher vernachl��ssigt.2, 3 Bei Betreiberimmobilien ist eine grunds��tzliche Ver��nderung des Nachfragemarktes mit einem verst��rkten Fokus auf lebenszyklusorientierte Immobilienkonzepte und somit eine ganzheitliche Betrachtungsweise festzustellen.4 Die Errichtungskosten einer Immobilie liegen bei etwa 20 Prozent, wohingegen die Baunutzungskosten einen Kostenanteil von bis zu 80 Prozent im Laufe eines Immobilienlebenszyklus haben k��nnen.5 Diese Kosten in der Baunutzungsphase lassen sich durch einen nachhaltigen Planungsansatz erheblich reduzieren.6Insbesondere bei Planungsbeginn sind die ��ber den Immobilienlebenszyklus entstehenden Kosten maximal beeinflussbar, da zu diesem Zeitpunkt Kosten- und Qualit��tsentscheidungen getroffen werden.7 Unter Ber��cksichtigung der Lebenszyklusanalyse soll im Bereich des Industrie- und Produktionsbaus ein nachhaltiges Entwurfskonzept am Beispiel eines neu zu entwickelnden Weingutes im Bestand entwickelt werden. Motivationsgrundlage und Forschungsumfeld sind die Themenfelder Nachhaltigkeit, Nachhaltiges Bauen und Bauen im Bestand. 1 S. 1,Hofer/Herzog (2011): Planungsunterst��tzende Lebenszyklusanalyse f��r nachhaltige Geb��ude. 2 S. 84, Sch��nweitz (2012): Geb��ude wirtschaftlich planen. Kalkulierbare, niedrige Lebenszykluskosten geben dem Bauherrn Kostensicherheit. 3 S. 50, Steger (2011): Lebenszykluskosten und die ��konomische Nachhaltigkeit von Geb��uden. 4 ebd., Hofer/Herzog (2011) 5 S. 76 Escher (2008) Planen f��r den Lebenszyklus. Risiken und Grenzen von PPP-Modellen. 6 ebd. Steger (2011) 7 ebd., Sch��nweitz (2012) In economic terms, buildings to be constructed have only been considered under the aspect of investment- and construction-costs until now. Occupancy costs, involving all capital and administrative expenses, depreciation, taxes, operating- and maintenance-costs / management costs have so far been neglected. Regarding operator properties, a fundamental change in the demand market with an increased focus on life-cycle based real estate concepts and thus a holistic approach can be observed.The construction costs of a property are about 20 percent, whereas the occupancy costs can have a cost share of up to 80 percent during a real estate life cycle.These costs in the use-phase can be significantly reduced through a sustainable planning approach.In particular at the start of planning, arising costs in the real estate life cycle can be influenced maximum, because cost and quality decisions are made at this time. Exemplary in the field of industrial architecture, a sustainable design concept will be developed for a new winery within existing buildings. In particular, the life cycle analysis will be considered. Motivation and research context are the topics sustainability, sustainable construction and construction in existing contexts.

Der globale Energiebedarf nimmt aufgrund der stetig anwachsenden Weltbev��lkerung und der fortschreitenden Industrialisierung kontinuierlich zu. Gegenw��rtig wird der ��berwiegende Anteil des globalen Energiebedarfs immer noch durch fossile Brennstoffe abgedeckt. In diesem Zusammenhang scheint das Erd��l als wichtigster Prim��renergietr��ger auf, da es f��r die Erzeugung von fl��ssigen Kraftstoffen und Synthesechemikalien unverzichtbar ist. Jedoch werden durch die intensive Nutzung der Erd��lprodukte auch gro��e Mengen an Kohlendioxid freigesetzt, wessen Treibhauseffekt ma��geblich an dem sich abzeichnenden Klimawandel mitbeteiligt ist. Dar��ber hinaus ist die Kapazit��t des Erd��ls letztendlich begrenzt, weshalb die ��lf��rderung auch immer schwieriger und kostspieliger wird. Aufgrund dieser Umst��nde werden schon seit l��ngerer Zeit Technologien zur Herstellung von Kraftstoffen aus biogenen Ressourcen entwickelt. Allerdings ist der Marktanteil dieser Bio-Kraftstoffe noch sehr gering, da der technische Aufwand hierf��r wesentlich h��her und kostenintensiver ist. Daher sollte auch die Effizienz bei der Gewinnung und Verarbeitung von Erd��l weiterhin zus��tzlich gesteigert werden. Gerade die Effizienzsteigerung bei der Erd��lverarbeitung stellt die Raffineriebetreiber aber zunehmend vor eine immer gr����er werdende Herausforderung. Die Qualit��t der am Markt erh��ltlichen Roh��lsorten verschlechtert sich von Jahr zu Jahr. Die Roh��le weisen eine h��here Dichte sowie h��here Schwefelgehalte auf, wodurch die Aufarbeitung zu nutzbaren Produkten immer aufw��ndiger wird. Der FCC- (Fluid Catalytic Cracking) bzw. RFCC- (Resid Fluid Catalytic Cracking) Prozess bietet sich diesbez��glich als ein innovatives und wandlungsf��higes Konvertierungs-Verfahren an, durch das Produkte mit hoher Wertsch��pfung auf eine wirtschaftliche Art und Weise generiert werden k��nnen. Im Rahmen dieser Dissertation werden verschiedenartige Optionen zur katalytischen Konversion von schweren Eins��tzen fossilen und biogenen Ursprungs n��her untersucht. Der Schwerpunkt aller Untersuchungen liegt dabei in der Optimierung der Prozesscharakteristik, wobei das entstehende qualitative und quantitative Produktspektrum hierf��r ma��geblich ist. Zur Bewerkstelligung der Experimente stehen zwei vollkontinuierliche FCC-Pilotanlagen mit intern zirkulierender Wirbelschicht zur Verf��gung. Ein Themenkomplex widmet sich dem Recycling von gebrauchtem FCC-Katalysator in einem typischen RFCC-Prozessszenario, wobei der eingesetzte Katalysator aus einem FCC-Prozess mit hohem Konversionsgrad und hoher Olefin-Selektivit��t entstammt. Ein weiterer Themenkomplex befasst sich mit der katalytischen Aufarbeitung von Pyrolyser��ckst��nden zur Gewinnung von Biokraftstoffen der zweiten Generation. Dar��ber hinaus wurde die Betriebscharakteristik einer neu konstruierten Pilotanlage, welche insbesondere f��r die Verarbeitung von schweren Einsatzstoffen konzipiert wurde, evaluiert und durch anschlie��ende Modifikationen optimiert. Im Zuge dieser Optimierungen wurde auch eine Katalysator- und Feed-Vergleichsstudie erstellt, welche die Funktionalit��t und Einsatzf��higkeit der Pilotanlage zugleich validieren soll. Die dargestellten Untersuchungsergebnisse dieser Dissertation zeigen auf, dass die Verarbeitung von schweren Eins��tzen im FCC- bzw. RFCC-Prozess nach wie vor ��ber ein hohes Potenzial verf��gt. Die Ergebnisse des Themenkomplexes Katalysator-Recycling legten einen gr����eren Einfluss des gebrauchten Katalysators auf das Produktspektrum dar als anf��nglich angenommen. Dennoch stellt die Zumischung von gebrauchten Katalysatoren eine wirtschaftliche Option zur Optimierung von RFCC-Prozessen dar. Allerdings w��ren zu diesem Zweck auch weitere Adaptionen hinsichtlich der Prozessf��hrung notwendig. Die Ergebnisse des Themenkomplexes Pyrolyser��ckst��nde bringen eine neuartige M��glichkeit f��r die parallele Verarbeitung von holzartiger Biomasse in der klassischen Erd��lraffinerie zutage. Die eingesetzten Pyrolyser��ckst��nde konnten bei nur geringf��gig verminderter Konversion und leicht erh��hter Koksbildung zu typischen FCC-Produkten konvertiert werden. Dabei wurde ebenso festgestellt, dass sich die Quantit��t sowie Qualit��t der FCC-Produkte ��ber eine vor- bzw. nachgeschaltete Hydrierung der Pyrolyser��ckst��nde noch weiter verbessern l��sst. Die Inbetriebnahme der neu konstruierten Pilotanlage konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Die durchgef��hrten Gasverteilungsmessungen zeigten nur sehr geringe Leckagen zwischen dem Reaktions- und Regenerationsbereich auf. ��ber die Modifikation des vorhandenen Katalysator-Regelsystems konnte die Betriebscharakteristik der zirkulierenden Wirbelschicht derart verbessert werden, dass das C/O-Verh��ltnis (Catalyst/Oil) nun in einem Bereich von 10-60 eingestellt werden kann. Die begleitend durchgef��hrte Feed- und Katalysatorstudie untermauert die uneingeschr��nkte Einsatzf��higkeit der neu konstruierten Pilotanlage. So konnte dargelegt werden, dass die Tendenz zur Koksbildung nur geringf��gig von der Risertemperatur abh��ngig ist. Demgegen��ber nimmt mit steigendem C/O-Verh��ltnis der Koksanteil ausgepr��gt zu. Der ausgewiesene Koksanteil ist dabei eigentlich nur scheinbar erh��ht, da eine gr����ere Menge an FCC-Produkten aufgrund der gestiegenen Anzahl an Katalysatorporen in den Regenerator verschleppt wird. Bei der Verarbeitung von schweren Eins��tzen kann sich die Erh��hung des C/O-Verh��ltnisses dennoch positiv auswirken, da der schwer verdampfbare Feed hierdurch wesentlich effektiver in die Gasphase ��berf��hrt werden kann. Global energy demand has been rising continuously due to the fast growing world population and the proceeding industrialization. Currently the major part of the global energy demand is covered by fossil fuels. In this context, crude oil appears as the most important primary energy carrier, since it is indispensable for the production of liquid fuels and synthesis chemicals. However, due to intensive utilization of crude oil products large quantities of carbon dioxide are released into the atmosphere, whose greenhouse effect has a significant influence onto climate change. Furthermore, resources of crude oil are depleting, whereby oil production is getting more difficult and more expensive. Because of these circumstances technologies for the production of biofuels have already been developed. However, the market share of these biofuels is quite low in the current situation, since the technical effort is much higher and more expensive than the production of fossil fuels. Hence, efficiency of the production and processing of crude oil should be raised additionally. Nevertheless, especially efficiency enhancement in processing of crude oil is getting more and more difficult for the refinery operators. The quality of the available crude oil species declines from one year to the next. Crude oils show a higher density as well as higher sulfur content, whereby the processing of useful products requires higher efforts. Concerning this matter the FCC/RFCC (Fluid Catalytic Cracking/ Resid Fluid Catalytic Cracking) process provides an innovative and versatile conversion procedure, which generates products with high value added in an economical way. In the scope of this doctoral thesis, different options for the catalytic conversion of heavy feeds of fossil and biogenic origin are investigated. Thereby focus of all investigations lies in the optimization of the process characteristics, whereby the formed qualitative and quantitative product spectrum is relevant for this purpose. For the achievement of the experiments two continuous FCC pilot plants with internally circulating fluidized bed are available. One complex of themes deals with the recycling of a used catalyst in a typical RFCC process scenario, whereby the catalyst used derives from an FCC process with high conversion degree and high olefin selectivity. Another complex of themes is devoted to the catalytic upgrading of pyrolysis-oil residues for the production of second-generation biofuels. Moreover, operational characteristics of a newly constructed pilot plant, which has been especially designed for upgrading heavy feeds, is evaluated and optimized by subsequent modifications. In the course of these optimizations a catalyst and feed comparative study is performed, which should validate functionality and operability of the new pilot plant at the same time. The research results displayed in this doctoral thesis demonstrate that processing of heavy feeds in the FCC/RFCC process still holds considerable potential. The results of the catalyst recycling experiments showed a higher influence of the recycled catalyst onto product range than initially assumed. Nevertheless, the admixture of used catalyst represents an economical way to optimize RFCC processes. However, for this purpose additional adaptions with regard to process management are required. The results of the pyrolysis-oil residue experiments point out a new possibility for parallel processing of woody biomass in a classical crude oil refinery. The pyrolysis-oil residues used could be converted into typical FCC products with little loss of conversion and slightly increased coke formation. It has equally been verified that the quantity and quality of the FCC products can be raised through a pre- or post-hydrogenation step of the pyrolysis oil residues. The commissioning of the newly constructed pilot plant could be completed successfully. The distribution of the fluidization gases exhibited only small leakages between the reaction and the regeneration area. Through modification of the catalyst control-system, the operational characteristic of the internally circulating fluidized bed system could be improved such that the C/O-ratio (Catalyst/Oil) now can be set in a range between 10 and 60. The associated performed feed and catalyst comparative study underpins the unrestricted availability of the newly constructed pilot plant. It has been shown that the tendency of coke formation is only slightly influenced by riser temperature. In contrast to that the amount of coke raises pronouncedly with an increasing C/O-ratio. In this case the amount of coke identified is increased only apparently, since a larger quantity of FCC products is displaced into the regeneration area by the increased number of catalyst pores. When processing heavy feeds the increase of the C/O-ratio can still have a positive effect, since the less vaporizable feed can be transferred into gas-phase more effectively.

Der globale Energiebedarf nimmt aufgrund der stetig anwachsenden Weltbev��lkerung und der fortschreitenden Industrialisierung kontinuierlich zu. Gegenw��rtig wird der ��berwiegende Anteil des globalen Energiebedarfs immer noch durch fossile Brennstoffe abgedeckt. In diesem Zusammenhang scheint das Erd��l als wichtigster Prim��renergietr��ger auf, da es f��r die Erzeugung von fl��ssigen Kraftstoffen und Synthesechemikalien unverzichtbar ist. Jedoch werden durch die intensive Nutzung der Erd��lprodukte auch gro��e Mengen an Kohlendioxid freigesetzt, wessen Treibhauseffekt ma��geblich an dem sich abzeichnenden Klimawandel mitbeteiligt ist. Dar��ber hinaus ist die Kapazit��t des Erd��ls letztendlich begrenzt, weshalb die ��lf��rderung auch immer schwieriger und kostspieliger wird. Aufgrund dieser Umst��nde werden schon seit l��ngerer Zeit Technologien zur Herstellung von Kraftstoffen aus biogenen Ressourcen entwickelt. Allerdings ist der Marktanteil dieser Bio-Kraftstoffe noch sehr gering, da der technische Aufwand hierf��r wesentlich h��her und kostenintensiver ist. Daher sollte auch die Effizienz bei der Gewinnung und Verarbeitung von Erd��l weiterhin zus��tzlich gesteigert werden. Gerade die Effizienzsteigerung bei der Erd��lverarbeitung stellt die Raffineriebetreiber aber zunehmend vor eine immer gr����er werdende Herausforderung. Die Qualit��t der am Markt erh��ltlichen Roh��lsorten verschlechtert sich von Jahr zu Jahr. Die Roh��le weisen eine h��here Dichte sowie h��here Schwefelgehalte auf, wodurch die Aufarbeitung zu nutzbaren Produkten immer aufw��ndiger wird. Der FCC- (Fluid Catalytic Cracking) bzw. RFCC- (Resid Fluid Catalytic Cracking) Prozess bietet sich diesbez��glich als ein innovatives und wandlungsf��higes Konvertierungs-Verfahren an, durch das Produkte mit hoher Wertsch��pfung auf eine wirtschaftliche Art und Weise generiert werden k��nnen. Im Rahmen dieser Dissertation werden verschiedenartige Optionen zur katalytischen Konversion von schweren Eins��tzen fossilen und biogenen Ursprungs n��her untersucht. Der Schwerpunkt aller Untersuchungen liegt dabei in der Optimierung der Prozesscharakteristik, wobei das entstehende qualitative und quantitative Produktspektrum hierf��r ma��geblich ist. Zur Bewerkstelligung der Experimente stehen zwei vollkontinuierliche FCC-Pilotanlagen mit intern zirkulierender Wirbelschicht zur Verf��gung. Ein Themenkomplex widmet sich dem Recycling von gebrauchtem FCC-Katalysator in einem typischen RFCC-Prozessszenario, wobei der eingesetzte Katalysator aus einem FCC-Prozess mit hohem Konversionsgrad und hoher Olefin-Selektivit��t entstammt. Ein weiterer Themenkomplex befasst sich mit der katalytischen Aufarbeitung von Pyrolyser��ckst��nden zur Gewinnung von Biokraftstoffen der zweiten Generation. Dar��ber hinaus wurde die Betriebscharakteristik einer neu konstruierten Pilotanlage, welche insbesondere f��r die Verarbeitung von schweren Einsatzstoffen konzipiert wurde, evaluiert und durch anschlie��ende Modifikationen optimiert. Im Zuge dieser Optimierungen wurde auch eine Katalysator- und Feed-Vergleichsstudie erstellt, welche die Funktionalit��t und Einsatzf��higkeit der Pilotanlage zugleich validieren soll. Die dargestellten Untersuchungsergebnisse dieser Dissertation zeigen auf, dass die Verarbeitung von schweren Eins��tzen im FCC- bzw. RFCC-Prozess nach wie vor ��ber ein hohes Potenzial verf��gt. Die Ergebnisse des Themenkomplexes Katalysator-Recycling legten einen gr����eren Einfluss des gebrauchten Katalysators auf das Produktspektrum dar als anf��nglich angenommen. Dennoch stellt die Zumischung von gebrauchten Katalysatoren eine wirtschaftliche Option zur Optimierung von RFCC-Prozessen dar. Allerdings w��ren zu diesem Zweck auch weitere Adaptionen hinsichtlich der Prozessf��hrung notwendig. Die Ergebnisse des Themenkomplexes Pyrolyser��ckst��nde bringen eine neuartige M��glichkeit f��r die parallele Verarbeitung von holzartiger Biomasse in der klassischen Erd��lraffinerie zutage. Die eingesetzten Pyrolyser��ckst��nde konnten bei nur geringf��gig verminderter Konversion und leicht erh��hter Koksbildung zu typischen FCC-Produkten konvertiert werden. Dabei wurde ebenso festgestellt, dass sich die Quantit��t sowie Qualit��t der FCC-Produkte ��ber eine vor- bzw. nachgeschaltete Hydrierung der Pyrolyser��ckst��nde noch weiter verbessern l��sst. Die Inbetriebnahme der neu konstruierten Pilotanlage konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Die durchgef��hrten Gasverteilungsmessungen zeigten nur sehr geringe Leckagen zwischen dem Reaktions- und Regenerationsbereich auf. ��ber die Modifikation des vorhandenen Katalysator-Regelsystems konnte die Betriebscharakteristik der zirkulierenden Wirbelschicht derart verbessert werden, dass das C/O-Verh��ltnis (Catalyst/Oil) nun in einem Bereich von 10-60 eingestellt werden kann. Die begleitend durchgef��hrte Feed- und Katalysatorstudie untermauert die uneingeschr��nkte Einsatzf��higkeit der neu konstruierten Pilotanlage. So konnte dargelegt werden, dass die Tendenz zur Koksbildung nur geringf��gig von der Risertemperatur abh��ngig ist. Demgegen��ber nimmt mit steigendem C/O-Verh��ltnis der Koksanteil ausgepr��gt zu. Der ausgewiesene Koksanteil ist dabei eigentlich nur scheinbar erh��ht, da eine gr����ere Menge an FCC-Produkten aufgrund der gestiegenen Anzahl an Katalysatorporen in den Regenerator verschleppt wird. Bei der Verarbeitung von schweren Eins��tzen kann sich die Erh��hung des C/O-Verh��ltnisses dennoch positiv auswirken, da der schwer verdampfbare Feed hierdurch wesentlich effektiver in die Gasphase ��berf��hrt werden kann. Global energy demand has been rising continuously due to the fast growing world population and the proceeding industrialization. Currently the major part of the global energy demand is covered by fossil fuels. In this context, crude oil appears as the most important primary energy carrier, since it is indispensable for the production of liquid fuels and synthesis chemicals. However, due to intensive utilization of crude oil products large quantities of carbon dioxide are released into the atmosphere, whose greenhouse effect has a significant influence onto climate change. Furthermore, resources of crude oil are depleting, whereby oil production is getting more difficult and more expensive. Because of these circumstances technologies for the production of biofuels have already been developed. However, the market share of these biofuels is quite low in the current situation, since the technical effort is much higher and more expensive than the production of fossil fuels. Hence, efficiency of the production and processing of crude oil should be raised additionally. Nevertheless, especially efficiency enhancement in processing of crude oil is getting more and more difficult for the refinery operators. The quality of the available crude oil species declines from one year to the next. Crude oils show a higher density as well as higher sulfur content, whereby the processing of useful products requires higher efforts. Concerning this matter the FCC/RFCC (Fluid Catalytic Cracking/ Resid Fluid Catalytic Cracking) process provides an innovative and versatile conversion procedure, which generates products with high value added in an economical way. In the scope of this doctoral thesis, different options for the catalytic conversion of heavy feeds of fossil and biogenic origin are investigated. Thereby focus of all investigations lies in the optimization of the process characteristics, whereby the formed qualitative and quantitative product spectrum is relevant for this purpose. For the achievement of the experiments two continuous FCC pilot plants with internally circulating fluidized bed are available. One complex of themes deals with the recycling of a used catalyst in a typical RFCC process scenario, whereby the catalyst used derives from an FCC process with high conversion degree and high olefin selectivity. Another complex of themes is devoted to the catalytic upgrading of pyrolysis-oil residues for the production of second-generation biofuels. Moreover, operational characteristics of a newly constructed pilot plant, which has been especially designed for upgrading heavy feeds, is evaluated and optimized by subsequent modifications. In the course of these optimizations a catalyst and feed comparative study is performed, which should validate functionality and operability of the new pilot plant at the same time. The research results displayed in this doctoral thesis demonstrate that processing of heavy feeds in the FCC/RFCC process still holds considerable potential. The results of the catalyst recycling experiments showed a higher influence of the recycled catalyst onto product range than initially assumed. Nevertheless, the admixture of used catalyst represents an economical way to optimize RFCC processes. However, for this purpose additional adaptions with regard to process management are required. The results of the pyrolysis-oil residue experiments point out a new possibility for parallel processing of woody biomass in a classical crude oil refinery. The pyrolysis-oil residues used could be converted into typical FCC products with little loss of conversion and slightly increased coke formation. It has equally been verified that the quantity and quality of the FCC products can be raised through a pre- or post-hydrogenation step of the pyrolysis oil residues. The commissioning of the newly constructed pilot plant could be completed successfully. The distribution of the fluidization gases exhibited only small leakages between the reaction and the regeneration area. Through modification of the catalyst control-system, the operational characteristic of the internally circulating fluidized bed system could be improved such that the C/O-ratio (Catalyst/Oil) now can be set in a range between 10 and 60. The associated performed feed and catalyst comparative study underpins the unrestricted availability of the newly constructed pilot plant. It has been shown that the tendency of coke formation is only slightly influenced by riser temperature. In contrast to that the amount of coke raises pronouncedly with an increasing C/O-ratio. In this case the amount of coke identified is increased only apparently, since a larger quantity of FCC products is displaced into the regeneration area by the increased number of catalyst pores. When processing heavy feeds the increase of the C/O-ratio can still have a positive effect, since the less vaporizable feed can be transferred into gas-phase more effectively.

To satisfy national sustainability targets in Germany, both bioenergy and organic farming claim a growing area of farmland. Analyses with a land use model and ac-companying expert interviews show, how the competition for land is growing in certain regions. A restricted area potential for energy crops – even with an ever intensifying farming opposes targets for an increasing share of land for organic agriculture and nature conservation. Thus there is a need for policy action, to discuss and solve this goal conflict. An ongoing study currently develops strategies for two selected German regions for a more ecologically compatible bioenergy production.

To satisfy national sustainability targets in Germany, both bioenergy and organic farming claim a growing area of farmland. Analyses with a land use model and ac-companying expert interviews show, how the competition for land is growing in certain regions. A restricted area potential for energy crops – even with an ever intensifying farming opposes targets for an increasing share of land for organic agriculture and nature conservation. Thus there is a need for policy action, to discuss and solve this goal conflict. An ongoing study currently develops strategies for two selected German regions for a more ecologically compatible bioenergy production.