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Innovationsforum 'Power to Gas to Power' (PGP)

Das Projekt "Innovationsforum 'Power to Gas to Power' (PGP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg durchgeführt. Die Bundesregierung favorisiert in ihrem aktuellen Energiekonzept die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie. Um die ehrgeizigen Ziele bis 2050 erreichen zu können, bedarf es in Folge der Leistungsschwankungen einer Lösung zur Nutzung des Überschussstromes. Ein gangbarer Weg ist diesen über die Elektrolyse in Wasserstoff umzuwandeln und das gewonnene H2 im Untergrund zu speichern. Unter Nutzung von CO2 aus Produktionsprozessen oder aus Betriebsspeichern kann über eine Methanisierungsstufe Erdgas erzeugt und ins Transportnetz eingespeist werden. Die gesamte Technologiekette ist bekannt, jedoch noch nicht optimiert. Das vorhandene Know-how soll in einem aufzubauenden Netzwerk gebündelt und die Kompetenzen der Mitwirkenden zum Nutzen der Region erweitert werden. Die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH Leipzig arbeitet dazu eng mit der TU Bergakademie Freiberg und der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus zusammen, die auf den jeweiligen Fachgebieten große Erfahrungen erworben haben. Den Schwerpunkt der Arbeiten bildet die Thematik zum Gastransport und der Gasspeicherung. Zwei weitere Arbeitskreise beschäftigen sich mit der Elektrolyse von H2 und der CO2-Separation sowie der Methanisierung und mit Gaskraftwerken. In den drei Arbeitskreisen wird das Netzwerk aufgebaut und eine zweitägige Fachtagung vorbereitet. Das Vorhaben soll durch eine breite Öffentlichkeitsarbeit begleitet werden, um frühzeitig eine breite Akzeptanz auch bei der Bevölkerung erzielen zu können.

NIP-II: MultiSchIBZ - Entwicklung eines Brennstoffzellensystems der MW-Klasse auf Basis von SOFC zum Betrieb mit Dieselbrennstoff oder LNG

Das Projekt "NIP-II: MultiSchIBZ - Entwicklung eines Brennstoffzellensystems der MW-Klasse auf Basis von SOFC zum Betrieb mit Dieselbrennstoff oder LNG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Im Vorhaben SchIBZ wurden die Grundlagen für ein Diesel-betriebenes BZ-system auf Basis von SOFC entwickelt. Hier sind insbesondere die Reformierung von Diesel in ein Brenngas für SOFC und die Koppelung mit einem Energiespeicher für den Betrieb von Netzwerken im niedrigen MW-Bereich von Bedeutung. In dem beschriebenen Projekt sollen auf dieser Basis zwei skalierbare Systemvarianten entwickelt werden, die den Anforderungen des Betriebes auf Schiffen genügen. Das LUH-IfT wirkt bei der Neuentwicklung von kompakten Hochtemperaturwärmeüberträgern für die angestrebten Leistungsklassen mit. Dabei stehen grundlegende Untersuchung zur Optimierung und Beschreibung des Wärmeübergangs für Temperaturen von bis zu 800°C sowie numerische und exp. Untersuchungen zur Gestaltung des Wärmeübertragers im Fokus. Darüber hinaus ist ein Schwerpunkt der Arbeiten die Erweiterung und Modularisierung eines Systemmodells zur Vorhersage des stat. und dyn. Verhaltens sowie die Evaluierung verschiedener Systemkonfigurationen. Weiterhin erfolgt eine Modellreduktion, was die Grundlage für eine zukünftige prädiktive Regelung bildet. Das LUH-IfES betrachtet das elektrische Energiesystem eines zukünftigen Schiffes. Dabei sollen die zukünftigen SOFC-Systeme dezentral eingesetzt werden und ggf. durch elektrische Energiespeicher ergänzt werden. Ziel für den Einsatz dieser ist die Reduktion der Nennleistung von der SOFC-Systeme und diese im Betriebsfall wenig dynamisch zu betreiben. Zu diesem Zweck soll eine Methode entwickelt werden, mit der die notwendigen Brennstoffzellenleistung, der Speicherleistungen und -kapazitäten sowie deren dezentrale Anordnung in den Sektionen des Schiffes ermittelt werden können.

Sclerochronologie an Steinkorallen (Chagos Archipel, Zentraler Indischer Ozean, 5 Grad 20 -7 Grad 35 S, 71 Grad 20 -72 Grad 40E)

Das Projekt "Sclerochronologie an Steinkorallen (Chagos Archipel, Zentraler Indischer Ozean, 5 Grad 20 -7 Grad 35 S, 71 Grad 20 -72 Grad 40E)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Paläo-Ozeanographie durchgeführt. Die im Rahmen der internationalen Chagos-Expedition (zentraler indischer Ozean) gewonnenen Porites-Kerne werden hochauflösend geochemisch untersucht. Zudem werden wir ergänzende Untersuchungen an zwei ausgewählten Kernen aus dem westlichen Indischen Ozean durchführen. Eine Synthese dieser paläoklimatischen Proxy-Daten mit den vorhandenen instrumentellen Datensätzen soll unser Verständnis der ENSO/Monsun-Dynamik wesentlich verbessern. Ein besonderer Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf der dekadischen, interdekadischen und sekularen Klimavariabilität der Tropen, die mit den vorhandenen instrumentellen Daten nicht ausreichend verstanden werden kann. Das Standardproxy d180 des Korallenskeletts überliefert sowohl ozeanographische (Oberflächenwassertemperatur = SST), als auch meteorologische Signale (Niederschlag). Eine Kombination mit dem temperatursensitiven Sr/Ca-Verhältnis ermöglicht, den jeweiligen Einfluss von SST und Niederschlag auf das d180-Signal zu erfassen. Dadurch können wir das Zusammenspiel von Monsun und ENSO im Indischen Ozean während der letzten 150 Jahre sehr genau rekonstruieren. Der Vorantrag hatte einen Abschlussvermerk.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-6: Nukleare Entsorgung und Reaktorsicherheit durchgeführt. Das interdisziplinäre Vorhaben 'iCross' bündelt F+E Expertisen in der Helmholtz Gemeinschaft zu den Themen Nuklear-, Geo-, Biowissenschaften sowie Umweltsimulationen in einem forschungsbereichsübergreifenden Projekt. Dabei werden bislang nicht vollständig verstandene Prozesse von der molekularen Ebene bis zur regionalen Skala untersucht, bewertet und beschrieben. Ziel ist es, gezielt Laborexperimente zu planen und durchzuführen, Parameter abzuleiten, und relevante Abläufe skalenübergreifend mit fortgeschrittenen Simulationsmethoden zu beschreiben ('Upscaling'). Die Validierung der Simulationen erfolgt experimentell, teils in Untertagelabors (URL). Schwerpunkt der Arbeiten in URLs liegt auf Mt. Terri (Tonstein), wo derzeit mit starker deutscher Beteiligung ein neuer Experimentaltunnel entsteht. Weitere Beteiligungen an Experimenten im Grimsel Felslabor (Kristallingestein) sind vorgesehen. Die Arbeiten konzentrieren sich damit auf Wirtsgesteine, die in der Vergangenheit nicht im Fokus der deutschen Endlagerforschung standen. Das Vorhaben gliedert sich in Arbeitspakete: AP 1: Laborexperimente; AP 2: Feldexperimente in URLs; AP 3: Simulation. In AP 3 ist u.a. vorgesehen, Visualisierungswerkzeuge zu entwickeln und zu nutzen, um komplexe Vorgänge anschaulich darzustellen und damit auch der interessierten Öffentlichkeit zugänglich und begreiflich zu machen. Innerhalb des Vorhabens sind intensive Interaktionen zwischen den jeweiligen Arbeitsgruppen erforderlich. In einem weiteren AP erfolgt die Abstimmungen zwischen den APs. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einbindung und Vernetzung junger Wissenschaftler/innen. Das hier beantragte Projekt ist als Teilprojekt zu verstehen und fokussiert primär auf geowissenschaftliche Fragestellungen im Fernfeld eines Endlagers. Ein zweites Teilprojekt, das sich auch mit Nahfeldprozessen befasst wird von der Helmholtz Gemeinschaft gefördert. Beide Projektteile werden inhaltlich und personell sehr stark verknüpft sein.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Das interdisziplinäre Vorhaben 'iCross' bündelt F+E Expertisen in der Helmholtz Gemeinschaft zu den Themen Nuklear-, Geo-, Biowissenschaften sowie Umweltsimulationen in einem forschungsbereichsübergreifenden Projekt. Dabei werden bislang nicht vollständig verstandene Prozesse von der molekularen Ebene bis zur regionalen Skala untersucht, bewertet und beschrieben. Ziel ist es, gezielt Laborexperimente zu planen und durchzuführen, Parameter abzuleiten, und relevante Abläufe skalenübergreifend mit fortgeschrittenen Simulationsmethoden zu beschreiben ('Upscaling'). Die Validierung der Simulationen erfolgt experimentell, teils in Untertagelabors (URL). Schwerpunkt der Arbeiten in URLs liegt auf Mt. Terri (Tonstein), wo derzeit mit starker deutscher Beteiligung ein neuer Experimentaltunnel entsteht. Weitere Beteiligungen an Experimenten im Grimsel Felslabor (Kristallingestein) sind vorgesehen. Die Arbeiten konzentrieren sich damit auf Wirtsgesteine, die in der Vergangenheit nicht im Fokus der deutschen Endlagerforschung standen. Das Vorhaben gliedert sich in Arbeitspakete: AP 1: Laborexperimente; AP 2: Feldexperimente in URLs; AP 3: Modellentwicklung, Simulation. In AP 3 ist u.a. vorgesehen, Visualisierungswerkzeuge zu entwickeln und zu nutzen, um komplexe Vorgänge anschaulich darzustellen und damit auch der interessierten Öffentlichkeit zugänglich und begreiflich zu machen. Innerhalb des Vorhabens sind intensive Interaktionen zwischen den jeweiligen Arbeitsgruppen erforderlich. In einem weiteren AP erfolgt die Abstimmungen zwischen den APs. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einbindung und Vernetzung junger Wissenschaftler/innen. Das hier beantragte Projekt ist als Teilprojekt zu verstehen und fokussiert primär auf geowissenschaftliche Fragestellungen im Fernfeld eines Endlagers. Ein zweites Teilprojekt, das sich auch mit Nahfeldprozessen befasst wird von der Helmholtz Gemeinschaft gefördert. Beide Projektteile werden inhaltlich und personell sehr stark verknüpft sein.

Teilvorhaben: Plattform-basierte Middleware für ein BKM 2.0

Das Projekt "Teilvorhaben: Plattform-basierte Middleware für ein BKM 2.0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Oxygen Technologies GmbH durchgeführt. Das Teilprojekt setzt bei der grundlegenden technologischen Lösung von drei Kernherausforderungen eines zukünftigen Bilanzkreismanagements an. Der Kern des Teilprojekts ist dabei die Entwicklung und Implementierung einer Daten- und Steuerungsschnittstelle für dezentrale Energiesysteme und Energie-Communities, die im Kontext eines zukünftigen Bilanzkreismanagements genutzt werden kann; bspw., wenn lokale Energiemärkte bzw. automatische Handelsgeschäfte zwischen Prosumern und Verbrauchern in solch einem Bilanzkreis stattfinden. Auf Grundlage der implementierten Middleware zur Live-Messdatensammlung kann eine Methodik BKM 2.0 entwickelt werden, die das Ziel hat, die Prognosegüte in einem Bilanzkreis zu erhöhen sowie eine Steuerungsschnittstelle bereitzuhalten, um kurzfristig bestehende Flexibilitätspotentiale in dem betreffenden Bilanzkreis zur Fahrplantreue des Bilanzkreises heben zu können. Des Weiteren können (externe) Energiesystemmodelle darauf zugreifen, um Simulationen im oben beschriebenen Kontext durchzuführen. Im ersten Teil des Projekts zur Analyse von neuartigen P2P-Stromvermarktungskonzepten ist OXYGEN bei der Evaluierung dieser Konzepte aktiv. Der Schwerpunkt des vorliegenden Teilprojekts ist danach im Wesentlichen auf die Arbeitspakete zur technologischen Umsetzung von Anforderungen für ein innovatives Bilanzkreismanagement 2.0 konzentriert: Dazu gehören die Arbeiten im Rahmen der Schnittstellenentwicklung zwischen der Oxygen Plattform und externen Energiesystem-/Simulationsmodellen; sowie die Arbeiten zu den Anforderungen für ein neuartiges Bilanzkreismanagement, zu der Einbindung eines realen Demonstrationsprojekts im obigen Kontext sowie zur methodischen Lösungsentwicklung für ein BKM 2.0; bspw. durch die Integration von Live-Daten aus dem Feld zur Fahrplangenerierung.

Teilprojekt: Entwicklung von Schweißzusätzen in Form von Massiv- und Fülldrähten

Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von Schweißzusätzen in Form von Massiv- und Fülldrähten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Durum Verschleißschutz GmbH durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts besteht in der Erarbeitung eines generativen Hochleistungsfertigungsverfahrens unter Kombination von generativen und abtragenden Fertigungsprinzipien unter Verwendung von Industrierobotern als Fertigungssystem. Dies wird unter anderem durch einen energetischen Hybridprozess aus Laserstrahl und effizienter elektrischer Materialerwärmung erreicht. Das Laser-Heißdraht-Auftragschweißen zeichnet sich hierbei durch die richtungsunabhängige Prozesstechnik mit nahezu keinen Schweißgutverlusten aus. Die Entwicklung und Herstellung der Drahtlegierungen und deren Optimierungen sind die Teilziele des Projektes der Firma DURUM. Neben der generativen Fertigung durch Laser-Draht-Auftragschweißen beinhaltet die Fertigungstechnik eine integrierte, hochgenaue roboterbasierte Fräs- bzw. Schleifbearbeitung. Der Nachweis der Praxistauglichkeit der angestrebten Entwicklungen soll anhand realitätsnaher Beispielanwendungen (Demonstrator- Bauteile) erfolgen. Zur Erreichung des Forschungszieles wurde ein Arbeitsplan aus 11 Arbeitspaketen erstellt, die in enger Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern abgearbeitet werden. Der Schwerpunkt der geplanten Arbeiten liegt auf die Anpassung der erforderlichen Legierungssysteme, so dass ein reproduzierbarer Schweißprozess mit exzellenten Schichtaufbau realisiert werden kann und die Nacharbeit reduziert wird. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit den Partnern erforderlich. Ein erfolgreicher Projektabschluss würde weitere neue Anwendungen generieren und hat das Potenzial, Materialressourcen effektiver zu nutzen.

Teilprojekt 5: Marine Biogeochemie im CESM

Das Projekt "Teilprojekt 5: Marine Biogeochemie im CESM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist ein Beitrag zum vertieften Verständnis der Rückkopplungen zwischen dem Klimasystem und den biogeochemischen Prozessen im Meer, ihren Mechanismen und ihrem Beitrag zu den Schwankungen der atmosphärischen CO2-Konzentration während der letzten Abschmelzphase, dem Einsetzen der letzten Eiszeit und abrupter Klimaänderungen. Dazu sollen am MARUM transiente Simulationen mit dem Community Earth System Model (CESM) durchgeführt und analysiert werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten soll auf dem marinen Kohlenstoffkreislauf liegen.

Teilprojekt A: Vernetzung und Synthese

Das Projekt "Teilprojekt A: Vernetzung und Synthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Institut für Urbanistik gGmbH durchgeführt. Das Deutsche Institut für Urbanistik gGmbH (Difu) führt gemeinsam mit dem ISOE-Institut für sozial-ökologische Forschung sowie der Kommunikationsagentur GRÖSCHEL Branding GmbH das Synthese- und Vernetzungsprojekt Zukunftsstadt (SynVer*Z) durch. SynVer*Z zielt auf eine gleichermaßen inhaltliche, organisatorische, politikberatende wie kommunikative Unterstützung der Forschungsförderung des BMBF rund um die Leitinitiative Zukunftsstadt sowie die Fördermaßnahme 'Nachhaltige Transformation urbaner Räume'. Die vorgelegte Vorhabenbeschreibung legt die Ziele und Arbeiten für eine 2. Förderphase dar. Der Schwerpunkt liegt auf Synthese und Transfer zur Wirkungsverstärkung der BMBF-Stadtforschung insbesondere in die Kommunen hinein. Der vorgelegte Arbeitsplan berücksichtigt die vom BMBF sowie DLR Projektträger ausgesprochenen Anforderungen ebenso wie die sich aus dem Fortschreiten der Zukunftsstadtforschung sowie den Folgen der COVID-19-Pandemie ergebenden notwendigen inhaltlichen Neujustierungen. Das Teilprojekt des Difu fokussiert auf die themen- und disziplinenübergreifende Vernetzung und Synthese der Forschungsförderung rund um die Leitinitiative Zukunftsstadt sowie die Fördermaßnahme 'Nachhaltige Transformation urbaner Räume'. Darüber hinaus hat das Difu die Leitung des Forschungsverbunds SynVer*Z inne.

Struktur- und Artenvielfalt in Gärten

Das Projekt "Struktur- und Artenvielfalt in Gärten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Ökologie und Evolution durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes gARTENreich (Phase 2) ist die inter- und transdisziplinäre Entwicklung von Strategien sowie von Umsetzungs- und Kommunikationsansätzen zur Sicherung und Erhöhung der biologischen Vielfalt in Privatgärten in Deutschland durch (i) die Entwicklung und pilothafte Umsetzung von Ideen und 'Biodiversität-Modulen' zur biodiversitätsfördernden Gestaltung von Privatgärten sowie Initiierung von Lernprozessen in den Kommunen (AP1), (ii) die deutschlandweite Ermittlung von Determinanten der bestehenden Gestaltung von Privatgärten sowie die Abschätzung der Handlungsbereitschaft für eine biodiversitätsfördernde Umgestaltung bei Änderung wesentlicher Einflussfaktoren (AP2), (iii) die Einschätzung der Strukturvielfalt in Privatgärten und des Potenzials von Maßnahmen zur Erhöhung der Strukturvielfalt auf die Artenvielfalt auf verschiedenen räumlichen Ebenen (AP3), sowie (iv) die Erarbeitung von bundesweit in Kommunen nutzbaren Umsetzungs- und Kommunikationsansätzen, Ableitung von geeigneten Strategien und Handlungsempfehlungen auf kommunaler und nationaler Ebene sowie ein Upscaling möglicher Effekte von Anreizprogrammen auf die Biodiversität (AP4). Der Schwerpunkt der Arbeit der FSU Jena liegt im Arbeitspaket 3 'Räumliche Erfassung von Artenvielfalt - Messung, Einflussfaktoren und Wirkung'. Hier soll (i) auf der lokalen Ebene untersucht werden, ob sich bereits existierende Indices eignen, um die Biodiversität in Privatgärten abzuschätzen, bzw. es sollen diese entsprechend angepasst werden. Anschließend soll (ii) erprobt werden, inwieweit eine räumliche Übertragung der auf lokaler Ebene gefunden Muster auf größere Skalen möglich ist, bzw. es sollen Möglichkeiten für eine Anpassung/ Erweiterung bereits bestehender Methoden getestet werden, um abschließend (iii) Möglichkeiten zur Steigerung oder Erhaltung der Artenvielfalt in Privatgärten aufzuzeigen.

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