Hochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Internet: http://www.stoffstrom.org
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© 2013 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Das IfaS am Umwelt-Campus Birkenfeld
Fachhochschule Trier
Umwelt-Campus Birkenfeld
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Anspruchsvolle Ziele „Null-Emissions-Campus“
100% Wärme aus Biogas, Holz, Solarthermie… 100% Strom aus Photovoltaik und KWK 100% Effizienz als Ziel Wärmerückgewinnung Klimatisierung über Erdwärme und Solar (Adsorption) Regenwassernutzung (Zisternen, Mulden, Rigolen, Teiche) Passiv und Null-Energie Studentenwohnheime, Campus als Biotop (standortgerechte Pflanzen nachhaltige Pflege) Null Abwasser und Rohstoffrückgewinnung (geplant) Potenziale erkennen!
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IfaS – Bereiche & Arbeitsfelder In-Institut der Hochschule Trier Gründung Ende 2001 9 Professoren 65 Mitarbeiter inkl. HIWIs und Praktikanten 100 Mitarbeiter
Schwerpunkte: Internationales Stoffstrommanagement Aus- und Weiterbildung Europäische Forschungsprojekte Biomasse und Kulturlandschaftsentwicklung Energieeffizienz & Erneuerbare Energien Zukunftsfähige Mobilität Strategisches Stoffstrommanagement und Null Emission PR und Öffentlichkeitsarbeit
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IfaS: Energieeffizienz und Erneuerbare Energien 24 Angestellte Betriebswirtschaft Versorgungstechnik Bauingenieurwesen Energietechnik Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau Verfahrenstechnik Raum- und Umweltplanung
Schwerpunkte Gebäudeenergieberatung Energieberatung in Unternehmen Technik- und Energiekonzepte Machbarkeitsstudien Wärmenutzungskonzepte
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Speichersysteme Netze- u. smart grids Fördermittelakquise Finanzierungskonzepte Regionalkonzepte
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Zwei Aufgaben Systemische Betrachtung Effizienz erschließen, Energieversorgung umbauen Nutzwerte maximieren Kommunen, Bürger Unternehmen, Wirtschaft, Verbände, Vereine
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IfaS – Projekt Beispiele Das IfaS arbeitet und forscht derzeit in 39 Ländern auf 4 Kontinenten
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Aktuelle Aktivitäten weltweit: Kapverden Strategie 2020: Kapverden 100% Erneuerbar Arbeitsgebiete: Energieeffizienz Erneuerbare Energien Netzmanagement (Stromnetz) Bevölkerung: 491.875 (2010)
Stromspeicher Nachhaltige Abfallwirtschaft Klimaschutz Finanzierung: Außenministerium, Großherzogtum Luxemburg
Auftraggeber: Ministerium für Tourismus, Industrie und Energie von Kapverden Potenziale erkennen!
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Aktuelle Aktivitäten weltweit: Energie- und Wasser-/Abwasserkonzept Dudelange (Luxemburg) Projektzeitraum: 2011/2012 Planungsgebiet: ca. 30 ha Geschossfläche: ca. 200.000 m² (davon 160.000 m² Neubau) Energiekonzept Bedarfsanalyse für Bestand und Neubau (Gebäudeeffizienz) Solare Bauleitplanung (Überarbeitung der Bebauungsplanung) Potenzialanalysen für Biomasse, Geothermie, Windkraft und PV Regenerative Versorgung mit Strom, Wärme, Kälte Entwicklung von 15 Wärmeversorgungsvarianten (zentrale und dezentrale) • • •
Zentrale Nahwärme (Betrachtung von Biogas, Pellets, Holzhackschnitzel) Dezentrale Wärmepumpen (Neubau), Dezentrale Pelletheizungen (Bestand) Dezentrale Brennstoffzellen und Gaswärmepumpen (Neubau)
Wasser-/Abwasserkonzept Wasserbedarfs- und Abwasseraufkommensanalyse Entwicklung von Wassernutzungs- und Abwasserentsorgungsmöglichkeiten • • •
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Regenwassernutzung, Entwässerungskonzept, Pflanzenkläranlagen Behandlungsmöglichkeiten separierter Stoffströme (z. B. Grauwasserbehandlung) Semizentrale Behandlungsanlagen, energetische Nutzung der Teilströme
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Entwicklung einer Synergie-Variante (Kalte-Nahwärme) (Ab-)Wärmequellen
Düdelinger Bach
Optional: Solarthermie Gewerbeflächen Externes Sondenfeld
Abwasserbehandlung Potenziale erkennen!
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Nationale Klimaschutzkonzepte Abgeschlossen: 23 Projekte
Laufende Projekte: 17 Projekte
Evangelische Kirche der Pfalz (RP&SL) Region Oberhavel (BB) Region Rheinhessen-Nahe (RP) Stadt Zehdenick (BB) Stadt Norderstedt (SH) Stadt Kaiserslautern (RP) Stadt Bingen (RP) Stadt St. Wendel (SL) Stadt Merzig (SL) Landkreis Cochem-Zell (RP) Rhein-Hunsrück-Kreis (RP) Landkreis Neuwied (RP) Landkreis St. Wendel (SL) Landkreis Rügen (MV) Landkreis Birkenfeld (RP) Neckar-Odenwald-Kreis (BW) VG Sprendlingen-Gensingen (RP) VG Birkenfeld (RP) Gemeinde Rehlingen-Siersburg (SL) Gemeinde Nalbach (SL) Gemeinde Nümbrecht(NRW) Zweckverband Illingen/Merchweiler/Quierschied (SL) Landkreis Saarlouis Potenziale erkennen!
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Stadt Pirmasens (RP) Stadt Bad Neuenahr-Ahrweiler (RP) Stadt Frankenthal (RP) Stadt Pasewalk (MV) Landkreis Süd-West-Pfalz (RP) Landkreis Saarlouis (SL) Landkreis Odenwaldkreis (HE) VG Gau-Algesheim (RP) VG Otterbach (RP) VG Grünstadt-Land (RP) VG Rockenhausen (RP) VG Nieder-Olm (RP) VG Eich (RP) Gemeinde Wallerfangen (SL) Gemeinde Lambsheim (RP) OG Mühlheim (RP) Städte Wiehl & Bergneustadt sowie Gemeinden Morsbach & Reichshof (NRW)
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Methodische Vorgehensweise
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Teilkonzept „Eigene Liegenschaften“ Ermittlung wirtschaftlicher Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz Gebäudehülle Wärme/Kälteversorgung
Programmstruktur – gefördert werden 3 Bausteine: Aufbau Klimaschutzmanagement für alle kommunalen Gebäude Grobanalyse der Schwachstellen und Sanierungskataster Feinanalyse von Gebäuden mit Umsetzungspriorität (Konzept und einschließlich Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
Muss sich auf größere Einheiten beziehen (mindestens 10 Gebäude oder 10.000 m² Bruttogeschossfläche)
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Datenaufnahme Vor-Ort-Begehung der Liegenschaften Detaillierte Erfassung des baulichen und wärmetechnischen Zustands der Bauteile Wärmebrückenerfassung per Thermografie
Detaillierte Erfassung Heizungsanlage Heizsystem Warmwasserbereitung raumlufttechnische Anlagen Kühlaggregaten Beleuchtung
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26
Beispiele Schwachstellenanalyse
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Dateneingabe in Energieberaterprogramm Mögliche Software Solar-Computer Hottgenroth PV-SOL Expert T-SOL BHKW Plan
Vorzugsweise Ausarbeitung in Solar-Computer Vorteile von Solar-Computer: Möglichkeit zur Erstellung eines 3D-Modells Detailliertere Berechnung der Wirtschaftlichkeit Bundesliegenschaften müssen damit berechnet werden Weitere Planungsleistungen (z. B. Heizlastberechnung) Automatische Erzeugung der Vergleichswerte zum Referenzgebäude nach DIN 18599
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Ergebnisse Berichtserstellung
Auf Basis einer Vollkostenrechnung, Realwerte aus KL können einfließen
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Referenz: VG Birkenfeld Durchführungszeitraum: 2013 Projektmanagement: Thomas Anton / Michael Schuchhardt Vor-Ort-Begehung von 38 Gebäuden 30 Baustein 2 8 Baustein 3 Es können eingespart werden 688 t CO2/a 1,4 Mio. kWh/a Endenergie 10 Mio. € in den nächsten 30 Jahren Anzahl Gebäude
Gebäudetyp Kindergarten Dorfgemeinschaftshaus Schule Sporthalle Verwaltung Feuerwehr Summe davon wirtschaftlich durchführbar
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4 18 5 3 4 4 38
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Entwickelte Maßnahmen Gebäudehülle Anlagentechnik 13 7 56 23 10 6 5 0 9 6 15 3 108 45 32 19
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Referenz: Sparkasse Mittelmosel Durchführungszeitraum: 09/2013 – 12/2013 Projektmanagement: Bernd Junge Begleitung Ausführungsplanung Altbausanierung Sparkassenfiliale Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zwischen elektrochromer Verglasung PV–Verglasung Wärmeschutzverglasung mit Verschattung
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zwischen Gebäudekühlung mit Kompressionskältemaschine Wärmepumpe Grundwassernutzung
Wärmeschutznachweis für Bauantrag Empfehlung für Zertifizierungssystem (EU Green Building, DGNB, Passivhaus..) Beraten zu ökologischen Baumaterialien und PCM (Phasen Wechselmaterialien)
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Wärmenutzungskonzepte (Auszug) „Integrierte Wärmenutzung in Kommunen“ für die VG Eich Projektinhalte:
Darstellung der räumlichen Wärmeversorgungsoptionen, Ermittlung des Fern- und Nahwärmeausbaupotenzials Abgleich von Wärmeangebot und –nachfrage Planung, Projekt- und Strategieentwicklung Definition von Ausbau- bzw. Klimaschutzzielen in der Wärmeversorgung Erstellung eines GIS-basierten Wärmekatasters Ziele sind:
Zusammenführung von Wärmequellen und -senken Darstellung und Identifizierung von Nahwärmenetzen anhand des Wärmekatasters Deutliche Steigerung des Anteils der EE an der Deckung des Strom- und Wärmebedarfs Integration von Effizienz-, Suffizienz- und Einsparmaßnahmen Potenziale erkennen!
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(Ab)wärmenutzungskonzepte Nahwärme u. Kälte Ad- u. absorptionskältemaschinen Warmwasseraquakulturen Mobile Wärmespeicher Gartenbau Trocknung Trocknung landwirtschaftlicher Erzeugnisse, z. B. Getreide, Grüngut, Kräuter Holztrocknung, z. B. Holzhackschnitzel, Pelletproduktion Gärresttrocknung von Biogasanlagen Klärschlammtrocknung
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Regionale Wertschöpfung Neckar-Odenwald-Kreis Investitionen Betriebskosten Arbeitsplätze [Mio. €] [€/a] Buchen Nahwärme Bödigheim 4,0 40.000,0 0,3 Buchen Kläschlammtrocknung 1,0 32.000,0 0,5 Buchen Tomatenproduktion 1,5 142.000,0 7,0 Buchen Mobile Wärme Kaserne Walldürn 1,6 128.000,0 2,5 Obrigheim Nahwärme Obrigheim 0,9 9.000,0 0,3 Obrigheim Gemüseproduktion 1,1 120.000,0 6,0 Obrigheim Aalproduktion 1,4 59.000,0 1,5 Obrigheim Mobile Wärme KKH u. FB 1,4 74.000,0 1,5 Walldürn Produktion afr. Wels 1,4 59.000,0 1,5 Seckach Nahwärme Großeicholzheim 5,1 49.000,0 0,5 Altheim Kühlung Produktionsbetrieb 0,2 1.700,0 Rosenberg Barschproduktion 1,4 59.000,0 1,5 N-O-K Gesamt 21,0 772.700,0 23,0 Standort
Varianten
KWK-Boni [€/a] 181.000,0 145.000,0 74.000,0 140.000,0 58.000,0 40.000,0 9.400,0 85.000,0 16.000,0 100.500,0 43.000,0 17.000,0 908.900,0
CO2-Reduktion Wärmepreis/ Gewinnerwartung [t/a] 1.612,0 5,7 ct/kWh 285.000 €/a 42.000 €/a 1.577,0 6,0 ct/kWh 628,0 3,5 ct/kWh 32.700 €/a 465.000 €/a 867,0 6,5 ct/kWh 434.000 €/a 2.632,0 8,5 ct/kWh 198,0 3,3 ct/kWh 180.000 €/a 7.514,0 KKH.: FB.: afr.:
Kreiskrankenhaus Freibad afrikanischer
Wärmequellen-Senkenanalyse im LK NOK Nahwärme, Mobile Wärmespeicher, Trocknung, Fisch- u. Pflanzenzucht Erste Projekte in Umsetzung (Obgrigheim, Walldürn)
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Machbarkeitsstudien Wärmenutzung
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Weilerbach/Mackenbach:
2 x Holzbasierte Nahwärme
TWK Kaiserslautern:
Erweiterung Fernwärme
Spendlingen:
Biogasabwärme (Kühlzwecke)
Enkenbach-Alsenborn:
Ausbau Biomasse-Nahwärme
Landkreis Ahrweiler:
Konzept NawaRo + Abfallanlagen
Mannebach/Hunsrück:
Bioenergiedorf
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(Bio)Energiedorf-Coaching im Landkreis Birkenfeld Ziel: Coaching von 10 Gemeinden Aufzeigen der positiven Aspekte von (Bio)Energiedörfern Motivation der Gemeinderäte zur Umsetzung von (Bio)Energiedörfern
Motivation zum Projekt Ländliche Struktur, vier Verbandsgemeinden, Stadt Idar-Oberstein, insgesamt 96 Ortsgemeinden Reichhaltige Potenziale an Biomasse, Windkraft und Sonnenenergie
Projektstruktur Auftaktveranstaltung
Aktivierung von 10 der 96 Gemeinden
Grundlagen-Coachings und Zukunftswerkstätten in jeder der 10 teilnehmenden Gemeinden Datenerhebung, Ermittlung der Potenziale, Erarbeitung von Maßnahmen Abschlussveranstaltung Öffentlichkeit Potenziale erkennen!
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Präsentation der Ergebnisse in der © 2013 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Leitfaden Bioenergiedörfer, der Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (BMELV) Neufassung bis April 2014 durch IfaS Zielgruppe: Projektentwickler u. Kommunen Recherche innovativer Ansätze in Deutschland Begehung u. Dokumentation
Quelle: FNR
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Biogene Reststoffnutzungsstrategie Saarland Ziel: Entwicklung einer saarlandweiten Struktur zur optimiert wertschöpfenden Nutzung biogener Reststoffe unter besonderer Berücksichtigung des Entsorgungsverband Saar (EVS) als zentralem Stoffstrommanager Arbeitspakete Bewertung Ist-Situation Entwicklung einer energetischen (und stofflichen) biogenen Reststoffnutzungsstrategie • Grünschnitt: 86.000 t/a – Bürgernahe und ortsnahe Sammlung – Dezentrale Aufbereitung und Verwertung auf Landkreisebene » Produktion von Holzhackschnitzeln » Herstellung eines hochwertigen Bodensubstrats • Bioabfall: 54.000 t/a – Zentrale oder dezentrale Verwertung in Biogasanlagen
Energiesenkenanalyse (Brennstoff, Wärme-, Strombedarf) Regionale Wertschöpfung Organisationsmodelle der Nutzungsstrategie Potenziale erkennen!
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Morbacher Energielandschaft ll – Initiative Regenerative Energien und Konversion Projektzeitraum: 2013 Basisinfo Energielandschaft Morbach: Windenergieanlagen, Solarkraftwerk und Biogasanlage Gesamtleistung / Jahresertrag: 30,7 MWel / ca. 50 Mio. kWh
Machbarkeitsstudie Technisches- und wirtschaftliches Konzept zur Speicherung von Überschussstrom in Form von Wasserstoff und/oder Methan Umwandlung durch Elektrolyse und/oder Methanisierung Untersuchung von 3 Varianten zur Nutzung von Wasserstoff bzw. Methan • • •
Verstromung von Methan in einem BHKW vor Ort inkl. Wärmenutzung in einer nahegelegenen Gemeinde Verstromung von Methan in einem Satelliten-BHKW zur Versorgung eines Schulzentrums und eines Freibades mit Strom und Wärme Überschlägige Betrachtungen weiterer Nutzungsmöglichkeiten mit dem Fokus auf einer direkten Wasserstoff-Nutzung – – – – –
Beimischung des Wasserstoffs in das Gasnetz Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff Beimischung von Wasserstoff in den Gasoutput einer Biogasanlage Direkte Verstromung von Wasserstoff in einem BHKW Direkte Verstromung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle
Quelle: Juwi AG
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BMBF Forschungsprojekt: „NE-Gemeinden“ Titel: „Null-Emissions-Gemeinden als strategische Zielsetzung für eine nachhaltige Landnutzung“ Modellregionen: VG Rockenhausen VG Sprendlingen-Gensingen Projektlaufzeit: 5 Jahre (2011-2016) Verbundprojekt bestehend aus sieben Projektpartnern und vier Unterauftragnehmern
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Antrag im Innovationssektor der Klimaschutzinitiative Auftraggeber:
Ziel: Die Stadt als Energiespeicher Aufzeigen des Potenzials zur energietechnischen Optimierung des Stadtgebietes Norderstedt: • Kopplung der Strom- u. Wärmesektoren • Nutzung von Wärmespeichern in Haushalten zur Nutzung von Windenergie durch Heizstäbe • Umwandlung und Speicherung durch smart grids • enge Kooperation mit Konsumenten • optimiertes Management durch bessere Beobachtung/Messung beim Konsumenten
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Aktuelle Broschüren und Veröffentlichungen DUH/IfaS: Regionale Wertschöpfung aus Erneuerbaren Energien
Planung und Installation von Photovoltaik- u. Solarthermieanlagen Potenziale erkennen!
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Tagungen 2014 Fachtagung Null-Emission Gewerbegebiete 21.01.2014 2. Energiespeicher-Tagung 11./12.03.2014 1. Wärme-Tagung 27.03.2014 PIUS-Tagung 02.04.2014 2. Fachtagung Kommunale Finanzierung 25.06.2014 4. Elektromobilitäts-Tagung 16.07.2014 10. Solar-Tagung 10./11.09.2014 14. Biomasse-Tagung 11./12.11.2014 1. Fachtagung Fundraising 10.12.2014
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Querschnittstechnologie in Unternehmen: Wärme/Dampf/Kälte/Strom Erzeugung u. Nutzung Begleitung von LEEN-Netzwerken -Worms, -Mitte (Sachsen) (15 Industrieunternehmen, u.a. Südzucker, Evonik, P&G, Renolit uvm.)
Freie Energieberatung (Continental, Schaumbergbad Tholey)
EffCheck (Kommunal/ Industriell) (VG Traben-Trarbach, Carbo, Mosellandwerkstätten uvm.)
Einführung DIN EN ISO 50001 (Energiemanagement, z.B. Hochwald Sprudel)
Energieberaterhandbuch Brasilien Energieeffizienzberatung Kap Verde Kläranlage Taipei Potenziale erkennen!
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© 2013 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Kooperation mit der BRITA GmbH Durchgeführte Product Carbon Footprints: • BRITA Aluna Tisch-Wasserfiltersystem • BRITA Fill&Go Wasserfilter-Flasche Geplante Projekte: • PCF BRITA Ionox Wasserspendersysteme • Corporate Carbon Footprint der BRITA GmbH • Zukunftswerkstatt „0-Emissions-Konzept“
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Vorgehensweise Energiekonzepte Prüfung und Abfrage von Unterlagen GIS Daten Infrastruktur & Energie Bauzahlen Solare B-Planung Daten von Dritten
Bedarfsanalyse Strom Bauphysik (+Energie) Strom Heizwärme/Dampf Warmwasser Kälte
Versorgungskonzept Dezentrale Anlagen Zentrale/Nahwärme Kombinationen Anschluss Anrainer
Wesentliche Aspekte: Datenerhebung Energiebedarfssimulation (DIN 18599) Versorgungsmöglichkeiten (je nach Ausgangslage) Technologieauswahl Kostenschätzung
Ergebnis: was ist sinnvoll, notwendig, wirtschaftlich
Technologie Windenergie Photovoltaik Solarthermie BHKW (KWK) Nahwärme Wärmepumpen Abwärme Feuerungsanlagen
Speichertechnologie Strom Wärme
Kosten / LCA Investitionen Betriebskosten Verbrauchskosten Sensitivität
Netzwerke Smart grid
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© 2013 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Arbeitsfelder des IfaS Angewandte Forschung, Politik, Kommunal- u. Unternehmensberatung National und International Fundraising, Fördermittelberatung & -beschaffung
Regionalkonzepte und Untersuchungen im Raum Potenzialanalysen Wärme u. Solarkataster
Vertiefende technische Untersuchungen Energieeffizienzberatung Machbarkeitsstudien für EE, Speichertechnologie Wirtschaftlichkeitsberechnungen
Innovative Finanzierungskonzepte, Teilhabemodelle, Fondentwicklung für Projektumsetzung Ö-Arbeit: Tagungen, Workshops, Umsetzungscoachings Potenziale erkennen!
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© 2013 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS)
Klimaschutz eine Frage des lokalen/regionalen Engagements
Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Fachhochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Postfach 1380, D- 55761 Birkenfeld Tel.: 0049 (0)6782 / 17 - 1221 Fax: 0049 (0)6782 / 17 - 1264 Internet: www.stoffstrom.org
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