Förderbekanntmachungen

Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Designkonzepte und Technologien für die Schließung von Kreisläufen (ERA-MIN 2021)

Gegenstand der Förderung sind Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen im Rahmen anwendungsorientierter, vorwettbewerblicher Verbundprojekte, die sich die Schließung von Produkt-, Material- und Stoffkreisläufen zum Ziel setzen. Die Förderung verknüpft dabei diese Zielstellung mit der Bereitstellung der dafür erforderlichen Design­konzepte und Geschäftsmodelle. Sie konzentriert sich dabei auf Innovationen auf dem Gebiet der Schließung von Produkt-, Material- und Stoffkreisläufen für Metalle und Mineralische Stoffe. Digitale Technologien ermöglichen neue Ansätze und Werkzeuge für die Umsetzung einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft. Mit innovativen Kombinationen, Anpassungen und neuartigen Anwendungen digitaler Technologien soll das große Potenzial zur Schließung von Kreisläufen gehoben werden.

Die Verbundvorhaben im Bereich der angewandten beziehungsweise industriellen Forschung und experimentellen Entwicklung, die sich durch ein hohes wissenschaftlich-technisches Risiko auszeichnen, sollen von den relevanten Akteuren in der Wertschöpfungskette und wissenschaftlichen Einrichtungen gemeinsam getragen werden. Eine interdisziplinäre und systemische Betrachtungsweise im Sinne der Nachhaltigkeit wird erwartet und eine belastbare Bilanzierung des Lebenszyklus der neu zu entwickelnden Prozesse beziehungsweise Produkte wird im Rahmen der Projekte vorausgesetzt. Der sozioökonomische Kontext ist zu berücksichtigen, gegebenenfalls auch durch Einbindung entsprechender Stakeholder. Vorausgesetzt wird ferner eine integrative und fachübergreifende Herangehensweise, welche Stoff- und Energieeinsätze der gesamten Wertschöpfungskette einbezieht und auch mögliche Problemverschiebungen sowie Leistungs- bzw. Qualitätseinbußen darstellt. Potenziale und Grenzen unterschiedlicher Ansätze zur Schließung von Kreisläufen, wie zum Beispiel Reparatur, Wiederverwendung oder Refabrikation, sind mit Blick auf die effektive Einsparung von Ressourcen über den gesamten Lebenszyklus zu bewerten.

Die Forschungsergebnisse sollen die Akteure befähigen, innovative wirtschaftlich tragfähige Designkonzepte, Technologien zur Kreislaufschließung und Geschäftsmodelle zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen. Eine möglichst rasche Überführung der Forschungsergebnisse in die wirtschaftliche Praxis und marktfähige Produkte wird angestrebt, um Unternehmen in Deutschland als wettbewerbsfähige Anbieter von Kreislaufwirtschaftslösungen zu stärken. Daher wird erwartet, dass Projektkonsortien eine starke Wirtschaftsbeteiligung aufweisen. Es wird die Validierung der Konzepte und Instrumente gemeinsam mit Industriepartnern und Nutzern in konkreten Anwendungsfällen erwartet. Am Ende des Projektes muss mindestens ein technologischer Reifegrad von 4, entsprechend „Versuchsaufbau im Labor“, erreicht werden. Nicht förderfähig sind Vorhaben, die auf theoretische Methodenentwicklungen ausgerichtet sind und Vorhaben mit ausschließlich akademischen Partnern.

Vor diesem Hintergrund werden anwendungsorientierte Forschungsarbeiten, die durch ein hohes wissenschaftlich-technisches Risiko gekennzeichnet sind, innerhalb von drei Themenbereichen gefördert:

• Innovatives Produktdesign für die Schließung von Produkt-, Material und Stoffkreisläufen (entsprechend Topic 2 „Circular Design“ der transnationalen Bekanntmachung);
• Technologien zur Schließung von Produkt-, Material und Stoffkreisläufen nach dem Ende der Lebensdauer von Produkten (entsprechend Topic 4 „Recycling and Re-use of End-of-Life-Products“ der transnationalen Bekanntmachung);
• Innovative Geschäftsmodelle für die Kreislaufwirtschaft (entsprechend Topic 5.1 „New business models (implementing circular economy aspects)“ der transnationalen Bekanntmachung).

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Ausbau der nationalen Forschungsinfrastruktur im Bereich der Batteriematerialien und -technologien (ForBatt)

Das BMBF bietet mit dieser Richtlinie den Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen die Möglichkeit, mit Hilfe strategischer Investitionsprojekte zur Bereitstellung, Modernisierung und Anwendung von Forschungsgeräten und Forschungsanlagen inklusive Messtechnik, die eigene strategische Position zu stärken bzw. auszubauen und ihren Beitrag zum Transfer von innovativen Forschungsergebnissen in Wirtschaft und Gesellschaft zu erhöhen bzw. zu verstetigen. Die Investitionen können aus mehreren Teilkomponenten bestehen, die allerdings im Sinne eines ganzheitlichen Anlagenkonzepts in einem sachlogischen Zusammenhang stehen müssen. Die Förderung soll konkret dazu dienen,

• durch Bereitstellung bzw. Einsatz dieser Forschungsgeräte und Forschungsanlagen inklusive Messtechnik das eigene Forschungsprofil zu erweitern und damit die Attraktivität für Kooperationen zu erhöhen,
• den Transfer von Forschungsergebnissen in die Wirtschaft, insbesondere zu KMU, zu erleichtern und
• die Aus- und Weiterbildung von wissenschaftlichen Nachwuchskräften zu unterstützen.

Mit der Stärkung der Forschungsbasis soll ein entscheidender Mehrwert und Qualitätsschub für den Wissens-, Technologie- und Innovationstransfer generiert werden. Baumaßnahmen oder aus Mitteln der Grundfinanzierung zu bestreitende Investitionen sind nicht Gegenstand dieser Förderung.

Die Förderrichtlinie ergänzt im Rahmen des BMBF-Dachkonzepts „Forschungsfabrik Batterie“ die Batterie-Kompetenzcluster und die Fördermaßnahme „Batterie 2020 Transfer“ durch eine optimierte Forschungsinfrastruktur an Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die es ermöglicht, Forschungskooperationen weiter auszubauen. Bestehende Fördermaßnahmen des BMBF, deren Fokus auf FuE-Projekten zu innovativen und industrierelevanten Batterietechnologien entlang der Wertschöpfungskette liegt, wie insbesondere die Batterie-Kompetenzcluster, werden so mit der Förderrichtlinie „ForBatt“ flankiert.

Die nachhaltige Nutzung der Forschungsgeräte und Forschungsanlagen inklusive Messtechnik soll über die Laufzeit der Projekte hinaus überprüft werden. Dazu muss von den Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen im Rahmen der Verwertungspflicht bis zu zwei Jahre nach Laufzeitende dargestellt werden, inwiefern die Forschungsgeräte und -anlagen im Rahmen der Maßnahme des BMBF-Dachkonzepts genutzt wurden. Darüber ­hinaus sollen die Zuwendungsempfänger dazu Stellung nehmen, inwiefern geplante Anschlussvorhaben mit industriellen Partnern umgesetzt wurden.

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Batteriematerialien für zukünftige elektromobile, stationäre und weitere industrierelevante Anwendungen (Batterie 2020 Transfer)

Im Fokus der Bekanntmachung stehen:

• Forschung und Entwicklung im Rahmen risikoreicher, industriegeführter, vorwettbewerblicher Verbundprojekte,
• Verbundvorhaben, die der Umsetzung eines Machbarkeitsnachweises oder der Entwicklung eines Demonstrators dienen, um aus dem Labor einen entscheidenden Schritt weiter in Richtung Marktanwendung zu kommen,
• industriegeführte Transferprojekte aus den Batterie-Kompetenzclusteraktivitäten,
• Forschungsverbünde zwischen Hochschulen und/oder außeruniversitären Forschungseinrichtungen mit enger Industrieeinbindung mit dem Ziel des Technologietransfers,
• Verbundvorhaben im Rahmen der verschiedenen Abkommen zur wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit mit internationalen Partnern.

Forschungsgegenstand aller angestrebten Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsprojekte sind material- und prozessbasierte Fragestellungen, die Sekundärbatterien mit bestimmten Anwendungsschwerpunkten betreffen. Folgende Sekundärbatterie-Typen werden berücksichtigt: Lithium-Ionen-Systeme mit mindestens einer Interkalationselektrode und alternative Batteriesysteme (Metall-Ionen-, Metall-Luft/Sauerstoff-, Metall-Schwefel- und andere zukunftsweisende Systeme).In Abgrenzung zu anderen Fördermaßnahmen des BMBF werden keine Vorhaben zu Redox-Flow-Batterien, Superkondensatoren sowie Brennstoffzellen gefördert.

Die Vorhaben können verschiedene Stufen der Wertschöpfungskette, von der Materialentwicklung bis zur Batteriezellproduktion, adressieren. Sie können auch Betrachtungen bis zur Modul- oder Systemebene beinhalten, sofern diese einen wesentlichen Erkenntniszuwachs im Kernbereich des Vorhabens liefern. Alle Material- und Prozessentwicklungen sollen im Systemzusammenhang erarbeitet werden.Vor diesem Hintergrund werden vorrangig Konzepte ausgewählt, die auf einem innovativen Batteriedesign basieren. Innovatives Design kann auf den verschiedenen Ebenen einer Batterie realisiert werden, etwa auf Material-, Zellkomponenten- oder Zellebene. Um den Rohstoffeinsatz in Zukunft noch effizienter zu gestalten, sollen dabei auch Ansätze zur Rohstoffeinsparung und Substitution berücksichtigt werden.

Darüber hinaus sollen auch bestehende Konzepte der genannten Ebenen hinsichtlich nachfolgender Recycling­verfahren oder dem Wiedereinsatz von Batterien überdacht werden. Die Batteriezellen aus Primär- als auch aus Sekundärrohstoffen sollen im Vergleich zum Stand der Technik zu deutlichen, quantifizierbaren Verbesserungen der Eigenschaften wie Energie- und Leistungsdichte, Schnellladefähigkeit, Lebensdauer, Sicherheit und Alterung führen. Zugleich soll eine kosteneffiziente Fertigung sichergestellt sein.

Ebenfalls werden innovative Konzepte betrachtet, die die Entwicklung von Prozessen und die notwendigen Produktionsmittel für Batterien adressieren. Hierbei werden Fertigungsprozesse und Produktionsmittel für die Wert­schöpfungskette Batterie betrachtet. Eine praktische Erprobung auf Pilotlinien, etwa an der im Aufbau befindlichen „Forschungsfertigung Batteriezelle“ in Münster, kann dabei Teil der Vorhaben sein.

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