Das Projekt "Teilprojekt A: True Cost Accounting in Theorie und Praxis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Geowissenschaften, Institut für Geographie und Geologie durchgeführt. Durch den Menschen verursachte Biodiversitätsverluste stellen eine existentielle Bedrohung für unsere Ökosphäre und somit in letzter Konsequenz für das Fortbestehen der Menschheit dar. Die Relevanz des Themas findet zwar zunehmend Widerhall in der Öffentlichkeit, in bisherigen politischen Maßnahmen lässt sie sich jedoch weit weniger deutlich wahrnehmen. Den wohl dringlichsten Bereich für Veränderungen stellt hierbei die Landwirtschaft als größter Flächennutzer Deutschlands dar. Unter Einbeziehung von Lebenszyklusanalyse-Modellen (LCA) sowie Cost Benefit Analysen (CBA) zielen wir im ersten Schritt unseres Forschungsvorhabens darauf ab, die aus der Herstellung von Lebensmitteln resultierenden Umweltfolgen, welche zu einer Reduktion von Biodiversität führen und aktuell nicht in den Lebensmittelpreis eingehen, für verschiedene Produkte zu quantifizieren und zu monetarisieren. Gleichermaßen soll mit Hilfe von metaanalytischen Methoden zwischen unterschiedlichen Produktionspraktiken unterschieden werden. Verursachergerecht werden diese Umweltfolgen bzw. Umweltfolgekosten unterschiedlichen Lebensmitteln zugerechnet (polluter pays principle). Eine so mögliche Internalisierung von Umweltfolgen erscheint für eine wettbewerbsfaire Einbindung externer (Biodiversitätsverlust-)Kosten in den Produktpreis - und damit zur Schaffung von Kostenwahrheit - dringend notwendig. Des Weiteren beforschen wir ausgehend von den Ergebnissen dieses Schritts mögliche Maßnahmen zur Bilanzierung von wahren Kosten in unternehmerischen Standards, sowie die Auswirkungen auf Handel, Konsum und Umweltbelastung bei Einführung der Internalisierung wahrer Kosten im deutschen Lebensmittelmarkt. Nachfolgend an eine Analyse von gesellschaftlichem Wissen und Akzeptanz zum Kontext 'Lebensmittelpreise - Biodiversität' integrieren wir alle Ergebnisse zu agrar- und wirtschaftspolitischen Handlungsempfehlungen für politische Entscheidungsträger.
Das Projekt "Teilvorhaben: BIM Prozesse und FMI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EAS durchgeführt. Mit der Optimierung der Planungs- und Betriebsprozesse von Gebäuden zur Ressourceneinsparung bekommt deren Digitalisierung eine enorme Bedeutung. Dafür notwendige Analysemodelle sind an das betrachtete Objekt individuell angepasst, daher sehr aufwendig zu erstellen und bezüglich ihrer Nachnutzbarkeit stark eingeschränkt. FMI4BIM wird den Einsatz vorhandener Modelle und Verfahren untersuchen und vereinheitlichen, um den Grad der Wiederverwendung deutlich zu erhöhen. Als Lösungsansatz verfolgt das Vorhaben die Erforschung und Entwicklung einer semantisch-physikalischen und einer software-technologischen Schnittstelle für Analysemodelle, so dass Modelle unterschiedlicher Zulieferer miteinander interagieren können. In enger Kooperation mit dem IBK wird EAS dabei Forschungsleistung für die Entwicklung der semantischen Modellschnittstelle erbringen und an der Entwicklung des Standardvorschlags mitarbeiten. Bezüglich der softwaretechnologischen Schnittstelle ist EAS zuständig für den FMI-Master. Darüber hinaus erarbeitet EAS die BIM-basierte Modellaggregation.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Zukunftsprojektionen zu Feld- und Baumfruchtarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Ziel des Projektes MAPPY ist es, diese Wechselwirkungsprozesse zwischen Bestäubern, Pflanzenvielfalt und Ernteerträgen im Rahmen von Klima und Landnutzungsänderungen quantitativ zu untersuchen. Das Ziel des Teilvorhaben des PIK im Rahmen des Verbundprojektes ist die Abschätzung von landwirtschaftlichen Erträgen für jährliche Feldfrüchte und Baumfrüchte unter verschiedenen Szenarien zu Klimawandel (WP1) und Bestäubungsraten (WP5). Die darzustellenden Feldfrüchte werden zusammen mit Stakeholdern im Rahmen der Möglichkeiten identifiziert. Dazu sind Simulationen mit dem prozessbasierten dynamischen Vegetations-, Hydrologie- und landwirtschaftlichen Ertragsmodell LPJmL vorgesehen. Für die Analysen in MAPPY ist eine Erweiterung des LPJmL Modells vorgesehen, um ein bis zwei relevante europäische Baumfruchtarten abbilden zu können. Dazu wird auf der neuesten Modellversion (von Bloh et al. 2018) und vorherigen Versionen mit Baumfruchtarten (Fader et al. 2015) aufgebaut. Durch die Einbindung von LPJmL in den Modellvergleichsprojekten ISIMIP und AgMIP kann die Modellunsicherheit im direkten Vergleich mit anderen Modellen diskutiert und mögliche Punkte zur Modellverbesserung besser identifiziert werden.
Das Projekt "Verbesserung von Methoden und Verfahren der BAW zur Entwicklung und belastbaren Beurtei-lung von Maßnahmen zur Reduzierung des Schwebstofftransportes in die Unterems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1 Problemdarstellung und Ziel. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Das Emsästuar ist ein ausgeprägtes flutstromdominantes System. Dies führt durch den stromaufgerichteten Schwebstofftransport zu einer erheblichen Verschlickung der Unterems. Um Maßnahmen zur Reduzierung des Schwebstofftransportes in die Unterems zu untersuchen und belastbar zu beurteilen, sollen Methoden und Verfahren der BAW im Rahmen dieses FuE-Projekts weiterentwickelt und verbessert werden. Basierend auf den Ergebnissen des Aktionsprogramms Ems (BAW, 2010) sollen die dafür notwendigen Untersuchungen mit den hydrodynamisch morphologisch numerischen Modellen der BAW durchgeführt werden. Das Projekt umfasst folgende Forschungsschwerpunkte: - Es sollen wasserbauliche Maßnahmen zur Reduzierung des stromaufwärtsgerichteten Schwebstofftransports sowie der Verschlickung der Unterems entwickelt und objektiv eingeschätzt werden. Hierfür sind verschiedene mögliche Lösungsvarianten mit dem HN-Modell UnTRIM, welches mit dem numerischen Sedimenttransportmodell SediMorph gekoppelt wird, zu untersuchen und soweit möglich in ihrer Wirksamkeit zu optimieren. - Die entwickelten wasserbaulichen Maßnahmen umfassen zudem hydraulische Querbauwerke deren Wirkung im Nahbereich durch das UnTRIM-Modell unter bestimmten Bedingungen nicht ausreichend physikalisch (und numerisch) genau berechnet werden kann. Hierfür sollen ggf. Modelle, die die lokale Wirkung von Bauwerken auf die Hydrodynamik adäquat berücksichtigen können, zur Absicherung der UnTRIM-Ergebnisse herangezogen werden. - Die numerischen Modelle UnTRIM und SediMorph unterliegen einer ständigen Weiterentwicklung und Optimierung. Neue oder überarbeitete Modellansätze, wie z.B. zur Modellierung der Turbulenz oder der Sinkgeschwindigkeit (konzentrations- und turbulenzabhängig), sowie weitere Modellverfahren, wie z.B. Delft3D, sollen überprüft werden. Auch die Wechselwirkung zwischen Wasserkörper, Flüssigschlick und (fester) Sohle ist ein entscheidender Prozess für die Hydro-, Schwebstoff-, und Morphodynamik der Unterems. Mit dem im KFKI-Forschungsvorhaben entwickelten Flüssigschlick-Modell MudSim (Wehr, 2012) sollen hierfür weitere Analysen sowie eine Integration der Software in die Programmumgebung der BAW erfolgen. - Untersuchungen zu den Folgen eines Klimawandels wurden in den Forschungsprojekten KLIWAS (Seiffert et al., 2014) und KLIMZUG-Nord bei der BAW durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass sich sowohl durch einen Meeresspiegelanstieg als auch durch veränderte Abflussverhältnisse die Unterhaltungssituation der Schifffahrtsstraßen in den Ästuaren weiter verschlechtern wird. Deswegen sollten Lösungsvarianten hinsichtlich dieser möglichen Veränderungen geprüft werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Betrieb eines Power-in-the-Loop Teststands zur Entwicklung und Validierung neuer reduzierter Modelle für netzgebundene Wechselrichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Fachgebiet Regelungssysteme und Netzleittechnik durchgeführt. Die Bundesregierung strebt an, den Anteil erneuerbarer Energien (EE) an der Stromversorgung bis zum Jahr 2030 auf 65% zu steigern. Um dies zu gewährleisten, ohne die Netzstabilität zu gefährden, müssen zahlreiche Herausforderungen bewältigt werden. Insbesondere erfordern die Änderungen in Struktur und Dynamik der Stromnetze neue Formen der systemdienstlichen Regelungen, die vorab modelliert und praktisch validiert werden müssen. Hierfür ist es unabdingbar reduzierte Modelle geregelter Wechselrichter zu entwickeln, die sowohl numerisch und analytisch handhabbar sind, als auch verlässliche Aussagen über das Systemverhalten zulassen. Die Hauptinnovation des Vorhabens ist daher die Entwicklung kanonischer Basis-Modelle geregelter netzgebundener Wechselrichter. Die Modelle werden gemeinsam mit elena international in Julia implementiert und in der Open Source Software 'PowerDynamics.jl'-Bibliothek integriert. Dabei zeichnen sich die Modelle durch drei Besonderheiten aus: es wird eine methodisch-fundierte Modellreduktion durchgeführt; die Modelle werden experimentell validiert; dann werden sie mit neuesten Regelungskonzepten zur Erbringung von Systemdienstleistungen erweitert. Durch die Kombination dieser Innovationen entsteht erstmals eine praxistaugliche Software, die experimentell validierte kanonische Basis- Modelle netzgebundener Wechselrichter zur dynamischen Analyse und Regelung von Netzen mit hohem EE-Anteil effektiv vereint. Es wird eine Spezifikation für den Power-in-the-Loop-Teststand (PIL-TS) erstellt. Dann wird der PIL-TS aufgebaut und in Betrieb genommen. Parallel dazu werden mit geeigneten Modellreduktionsverfahren kanonische Modelle netzgebundener Wechselrichter entwickelt und in Julia implementiert. Diese werden dann in PDB integriert und mit dem PIL-TS experimentell validiert. Im nächsten Schritt werden die Modelle um Regelungskonzepte zur Erbringung von Systemdienstleistungen ergänzt. Diese werden ebenfalls im PIL-TS validiert und in PDB integriert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Übertragung, Anwendung und Bewertung von Methoden der Künstlichen Intelligenz zur Untersuchung der Versorgungssicherheit mit Elektrizität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institute for Future Energy Consumer Needs and Behavior, Juniorprofessur für Energieressourcen- und Innovationsökonomik durchgeführt. Das Energiesystem in Deutschland ist im Zuge der Energiewende von Umbrüchen geprägt: Kernenergieausstieg, Kohleausstieg, Ausbau der Erneuerbaren Energien und zunehmende Sektorenkopplung ergeben eine Vielzahl an möglicher Szenarien für das zukünftige Energiesystem und damit einhergehend ein großes Maß an Unsicherheit. Die damit verbundene zunehmende Komplexität des Energiesystems überträgt sich auch auf die entsprechenden Modelle zur Analyse. Probabilistische Simulationen zur Beurteilung der Versorgungssicherheit stellen sich als sehr komplex dar und erfordern oft Laufzeiten von bis zu mehreren Tagen. An diesem Punkt ergibt sich ein erhebliches Potential für neue Methoden aus dem Bereich der Data Science. Daher liegt der Kern des vorgeschlagenen Forschungsprojektes darin, auf Basis eines interdisziplinären Forschungsansatzes moderne Methoden der digitalen Data Science auf vorgelagerte Prozesse der Versorgungssicherheitsbewertung anzuwenden sowie diese Methoden als Alternative zur klassischen, modellgetriebenen Energieforschung zu entwickeln. Am Forschungsvorhaben sind Wissenschaftler und Anwender aus den Fachdisziplinen der Ingenieurswissenschaften, der Wirtschaftswissenschaften sowie der der Data Science (i.e. Teilgebiet der Informatik/angewandten Mathematik) beteiligt. Im Rahmen von KIVi sollen Ansätze der Metamodellierung sowie der Datenkonsolidierung und der Zeitreihenvorhersage (1) herausgearbeitet, (2) bewertet, (3) übertragen und (4) im Sinne von Fallstudien angewendet werden, um einen Mehrwert für die Energieforschung zu generieren. Dies geschieht in einem praxisnahen Konsortium unter Beteiligung der RWTH Aachen und der Hochschule Düsseldorf als Projektpartnern sowie der 50Hertz Transmission GmbH, der Amprion GmbH, der TenneT TSO GmbH, der TransnetBW GmbH und der ProCom GmbH als assoziierte Partner.
Das Projekt "Teilprojekt 9: IHAX - Einfluss des Wasserverbrauchs auf atmosphärische Extreme in regionalen Klimasimulationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Ziel von ClimXtreme ist es, Aussagen über bereits eingetretene und mögliche zukünftige Häufigkeits- und Intensitätsänderungen von extremen Wetterereignissen in Mitteleuropa zu machen. Untersucht werden sollen in diesem Zusammenhang Hitzewellen, Dürren, Starkniederschläge, Hagel und Starkwind. Die Aufgabe von Modul C besteht darin, die Auswirkungen von extremen Wetter- und Klimaereignissen auf natürliche und sozio-ökonomische Systeme zu analysieren. Im Teilprojekt IHAX wird untersucht wie die anthropogene Wassernutzung (Grundwasserentnahme und Bewässerung) die großräumliche atmosphärische Zirkulation beeinflusst und auf die Entstehung, Dauer und Stärke von Hitzewellen und Dürren einwirkt. Das Projekt wertet bereits existierende Daten des Coordinated Regional Climate Dowscaling Experiments (CORDEX) und weiteren Klimasimulationen mit dem regionalen Modell WRF mit 5 km Auflösung aus, sowie neue Simulationen mit der Terrestrial System Modeling Platform (TerrSysMP) und WRF-Hydro. Die Auswertung wird durch wenige dedizierte Modellläufe (non-identical twin) bestimmter Extremereignisse unterstützt, um Kurz- und Langzeitkorrelationen in Raum und Zeit, von Grundwasser- und Landoberflächenprozessen mit der atmosphärischen Zirkulation, zu bestimmen. IHAX wird auch eine Analyse systematischer Inkremente aus der räumlich hochaufgelösten Reanalyse des Hans-Ertel Zentrums (COSMO-REA6) durchführen. Die entwickelte Software und Datenprodukte werden Modul D zur Dissemination zur Verfügung gestellt. Neben den gemeinsamen und eng aufeinander abgestimmten Analysen innerhalb von IHAX liegt ein spezifischer Beitrag des KIT in der Verwendung des WRF und WRF-Hydro Modells und entsprechenden Modellergänzungen und -Simulationen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung des Konzeptes der Lernenden Energieeffizienz-Netzwerke zur Nachfrageflexibilisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LEEN GmbH durchgeführt. Das Paris-Abkommen will den globalen Temperaturanstieg auf 2 Grad Celsius (1,5 Grad Celsius) begrenzen. Dies bedeutet einen weltweiten Umbau des Energiesystems. Bis 2050 können Erneuerbare Energien (RES) Anteile bis zu 100% im Elektrizitätssystem erreichen. Dies stellt große Herausforderungen an die RESIntegration in das physische Stromsystem und in Strommärkte und benötigt komplexe analytische Modelle, welche detaillierte (zeitlich/räumlich aufgelöste) Analysen erlauben, um für die Politik Lösungen zu entwickeln. Ziel 1 des Antrags von Fraunhofer ISI, LEEN GmbH, CASISD, Beihang University, SGERI ist, solche analytischen Fähigkeiten für das chinesische Stromsystem zu entwickeln (im nationalen/ supra-nationalen Rahmen), basierend auf umfangreichen Erfahrung Fraunhofers im deutschen und EU-MENA Umfeld. Ziel 2 ist die Rolle von Lastmanagement und Energieeffizienz als Bereitsteller von Flexibilität voranzutreiben (über Lernende Netzwerke für Energieeffizienz und Lastmanagement), da in China die RES-Anteile in den nächsten Jahren stark zunehmen werden. In diesem Zusammenhang soll die Rolle der Sektorkopplung in längerfristiger Perspektive untersucht werden (Wärme-Strom; Mobilität-Strom). Ziel 3 ist die Kommunikation der Ergebnisse mit einer breiteren Gruppe von Akteuren in China. Diese Ziele werden in 10 Arbeitspaketen implementiert. Zielsetzung der Partner ist, die entwickelten Analysetools für weitere Politikanalysen in China einzusetzen, sowie Lernende Netzwerke für Lastmanagement und Energieeffizienz als Bereitsteller von Flexibilität im chinesischen Kontext zu entwickeln. Hauptvorteile für die Partner: (i) China wird von den entwickelten Modellen in Kooperation mit Deutschland profitieren; dies wird die Entscheidungsfindung der Politik bei der Energiewende auf eine gesunde analytische Basis stellen; (ii) Deutschland wird von der engen Zusammenarbeit durch die weitere RES-Expansion in Ländern wie China profitieren, welche Perspektiven für deutsche Hersteller und Dienstleister eröffnet.
Das Projekt "Auswertung eruptionsdynamischer Daten des Mt. Erebus, Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Geophysik durchgeführt. Die Quantifizierung vulkanischer Eruptionsdynamik ist immer noch eine der großen Herausforderungen der geophysikalischen Vulkanologie. Quantitative in situ Daten werden benötigt, um existierende Modelle für den präerutiven Magmentransport zu verifizieren und um neue Modell hierfür zu entwickeln. In situ Daten können aber nur mit einem gut ausgebauten vulkanologischen Monitoringsystem, welches sich an einem regelmäßig eruptierenden offenen Schlotsystem befindet, aufgezeichnet werden. Systeme dieser Art sind auf der Erde relativ selten und die beste Lokation ist wahrscheinlich Mt. Erebus in der Antarktis, da hier bereits ein gut ausgebautes Monitoringsystem existiert. Im Rahmen dieses Antrags werden wir die notwendige Infrastruktur entwickeln, um während des antarktischen Sommers 2003/2004 ein Doppler Radargerät am Kraterrand des Mt. Erebus zu betreiben. Das Radar soll alle strombolianischen Eruptionen während einer 4 wöchigen Messkampagne aufzeichnen. Mit Hilfe der Daten sollen die zeitliche Entwicklung der Eruptionsgeschwindigkeit untersucht und die während einer Eruption ausgestoßene Magmenmenge abgeschätzt werden. Wichtig ist weiterhin die Korrelation unserer Daten mit den vom Mount Erebus Volcano Observatory (MEVO) aufgezeichneten seismischen, akustischen, geodätischen und thermischen Signalen. Insbesondere ist ein Vergleich mit den akustischen Daten und Videoaufzeichnungen von Interesse, wodurch wir hoffen, die immer noch heftig diskutierte Frage des Überdrucks in Gasgroßblasen direkt vor der Eruption zu beantworten.
Das Projekt "Innovationsplattform einer grünen, detektierbaren und direkt recycelbaren Lithium-Ionen Batterie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH durchgeführt. Im informellen Zentrum von IDcycLIB stehen die ökologisch-ökonomische Validierung und die Datenaustausch-Plattform. IFU wird in diesem Teilvorhaben den Partner EURA bei der Sammlung von Lebenszyklusdaten unterstützen und für die Datensammlung auch Software zur Verfügung stellen. Die von EURA entwickelten Modelle zur Bilanzierung des Lebenszyklus der Batterie inklusive der projektspezifischen Materialien und Prozessschritte wird IFU weiterentwickeln, um sie für eine flexible Verwendung im Projekt und darüber hinaus vorzubereiten. Die Modelle werden dann in ein für diese Zwecke im Projekt weiter zu entwickelndes Softwaretool implementiert, das es den Ingenieuren ermöglicht, die ökologische Bilanzierung der Komponenten sowie die Bewertung der Kreislauf- und Recyclingfähigkeit entwicklungsbegleitend durchzuführen und somit eine direkte projektbegleitende Analyse der ökologischen Vorteilhaftigkeit der entwickelten Verfahren und Produkte zu erstellen. Ein wichtiges Ziel ist die Verknüpfung von Produktdesign der Batterie und der ökologisch-ökonomischen Bewertung. Beides soll weitgehend integriert ablaufen und den Entwicklungsingenieur sehr zeitnah bei seinen Entscheidungen unterstützen. Eine Schnittstelle zur Ökobilanzierung bildet der Aufbau einer Datenaustausch-Plattform des Partners iPoint. Diese Plattform wird einerseits Lieferant für Daten sein, die in die Ökobilanzierung einfließen. Aber sie wird auch die Ökobilanzergebnisse in aggregierter Form aufnehmen und den Akteuren entlang der Lieferkette und der Nutzung der Batterie zur Verfügung stellen. Insofern ist eine direkte Schnittstelle zu entwickeln. Ein weiteres Ziel ist die Verallgemeinerung der Projektergebnisse zu LCA Datensätzen für die Bilanzierung von Li-Ion Batterien, um diese Datensätze über das Projekt hinaus zu nutzen und auch zu vermarkten.
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