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scriptum – Arbeitsergebnisse aus dem Geologischen Dienst Nordrhein-Westfalen

Mit der Publikationsreihe des Geologischen Dienstes NRW (vormals Geologisches Landesamt NRW) werden Arbeitsergebnisse aus den Themenbereichen Geologie, Boden, Grundwasser, Rohstoffgeologie, Geothermie, Ingenieurgeologie sowie Geogefahren vorgestellt. Im Vordergrund stehen dabei die Beschreibungen neuer Methoden, Berichte zu laufenden Arbeiten sowie die Dokumentation abgeschlossener Projekte. Die Heftreihe gibt es seit 1996, sie umfasst 23 ursprünglich analoge Ausgaben bis ins Jahr 2016 und wird seitdem unter dem Titel "scriptumonline" weitergeführt. Sämtliche Ausgaben der Reihe sind als PDF zum kostenfreien Download verfügbar.

Teilvorhaben: 1.1a, 3.1a, 4.1a und 4.8a

Das Projekt "Teilvorhaben: 1.1a, 3.1a, 4.1a und 4.8a" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Die Arbeiten der MTU konzentrieren sich, mit Fokus auf eine später geplante Umsetzung der Ergebnisse in den Turbokomponenten, auf die Modellierung der Lebensdauervorhersage und Optimierung von Bauteilen und Komponenten für einen fluktuieren-den Betrieb mit hohen Lastzyklen. Im HAP 1' Turbinenbetrieb im Verbund mit Erneuerbaren' entwickelt MTU in Zusammenarbeit mit dem IST RWTH-Aachen in AP 1.1 eine verbesserte Auslegungs- und Bewertungsfähigkeit von Axialverdichtern hinsichtlich des Radial-Spaltströmungseinflusses (Rotor-spalte, Cantilever-Spalte). Im HAP 3 'Lebensdauer bei stark fluktuierendem Betrieb' untersucht MTU in Zusammenarbeit mit dem ITLR der Universität Stuttgart in AP 3.1 die Wärmeübertragung bei fortschrittlichen Kühlkonzepten zur Minimierung des Kühlluftmassenstroms mit Fokus auf schnelle Lastwechselvorgänge im Betrieb. Im HAP 4 'Simulationsverfahren und multi-disziplinäre Optimierung' erweitert MTU in Zusammenarbeit mit RRD und dem TFA der Universität Dresden in AP 4.1 die probabilistischen Auslegungsstrategien für instationär beanspruchte Turbinenbauteile, um die Bauteildimensionierung bei stark fluktuierendem Betrieb zu optimieren. In AP 4.8 soll in Zusammenarbeit MTU mit dem ITLR der Universität Stuttgart durch Verbesserung der numerischen Berechnung von Innenströmungssystemen die Thermalbelastung bei instationärem Betrieb genauer simuliert und damit die Lebensdauer besser bestimmt werden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weihnachtsbaumkulturen Hermann Solbach durchgeführt. Der konventionelle Weihnachtsbaumanbau ist sehr arbeitsintensiv und zeichnet sich zudem durch einen hohen Pestizideinsatz während der Aufzucht aus. Im Sinne eines nachhaltigen und wirtschaftlichen Anbaus können beide Faktoren als große Herausforderung angesehen werden. Um diesen zu begegnen, wird im WeBaRo-Projekt eine kostengünstige, autonome Roboter-Trägerplattform entwickelt und erprobt, die einen ressourcenschonenden, effizienten Weihnachtsbaumanbau ermöglicht. Um Tätigkeiten während der gesamten Aufzucht maschinell und autonom durchführen zu können, wird die Trägerplattform mit auswechselbaren, praxiserprobten Anbaugeräten ausgestattet. Zur mechanischen Unkrautbekämpfung wird ein Schwingarmmulcher eingesetzt, so dass der Einsatz von Totalherbiziden substituiert und Arbeitskosten zur manuellen Unkrautbekämpfung eingespart werden. Darüber hinaus kann ein Gerät zur Einzelpflanzendüngung zwecks gezielter und sparsamer Düngemittelapplikation an die Plattform angebaut werden. Zur Pflanzung der Setzlinge wird die Plattform mit einem Pflanzlochbohrer bestückt. Die genaue Position der Pflanzlöcher wird durch einen Algorithmus flächenspezifisch berechnet; anschließend können diese zentimetergenau, georeferenziert gebohrt werden. Als Ergebnis dieses Vorgehens wir eine virtuelle Karte mit georeferenzierten Baumpositionen erstellt - die Basis für die satellitengesteuerte Navigation bei allen weiteren autonomen Arbeiten in der Kultur. Um die Robustheit der Navigation zu erhöhen, werden zusätzlich 3D-Sensoren genutzt. Die während des Robotereinsatzes durch das Sensorpaket gesammelten Pflanzendaten werden jeder Pflanze in der virtuellen Karte als Metainformation hinzugefügt. Diese Daten können nicht nur vom Anbauer zur (Online-)Vermarktung genutzt werden; sie bilden außerdem den Grundstein zur Entwicklung eines deep-learning basierten Systems zur Überwachung des Gesundheitszustandes und zur Klassifizierung der Bäume.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innok Robotics GmbH durchgeführt. Der konventionelle Weihnachtsbaumanbau ist sehr arbeitsintensiv und zeichnet sich zudem durch einen hohen Pestizideinsatz während der Aufzucht aus. Im Sinne eines nachhaltigen und wirtschaftlichen Anbaus können beide Faktoren als große Herausforderung angesehen werden. Um diesen zu begegnen, wird im WeBaRo-Projekt eine kostengünstige, autonome Roboter-Trägerplattform entwickelt und erprobt, die einen ressourcenschonenden, effizienten Weihnachtsbaumanbau ermöglicht. Um Tätigkeiten während der gesamten Aufzucht maschinell und autonom durchführen zu können, wird die Trägerplattform mit auswechselbaren, praxiserprobten Anbaugeräten ausgestattet. Zur mechanischen Unkrautbekämpfung wird ein Schwingarmmulcher eingesetzt, so dass der Einsatz von Totalherbiziden substituiert und Arbeitskosten zur manuellen Unkrautbekämpfung eingespart werden. Darüber hinaus kann ein Gerät zur Einzelpflanzendüngung zwecks gezielter und sparsamer Düngemittelapplikation an die Plattform angebaut werden. Zur Pflanzung der Setzlinge wird die Plattform mit einem Pflanzlochbohrer bestückt. Die genaue Position der Pflanzlöcher wird durch einen Algorithmus flächenspezifisch berechnet; anschließend können diese zentimetergenau, georeferenziert gebohrt werden. Als Ergebnis dieses Vorgehens wir eine virtuelle Karte mit georeferenzierten Baumpositionen erstellt - die Basis für die satellitengesteuerte Navigation bei allen weiteren autonomen Arbeiten in der Kultur. Um die Robustheit der Navigation zu erhöhen, werden zusätzlich 3D-Sensoren genutzt. Die während des Robotereinsatzes durch das Sensorpaket gesammelten Pflanzendaten werden jeder Pflanze in der virtuellen Karte als Metainformation hinzugefügt. Diese Daten können nicht nur vom Anbauer zur (Online-)Vermarktung genutzt werden; sie bilden außerdem den Grundstein zur Entwicklung eines deep-learning basierten Systems zur Überwachung des Gesundheitszustandes und zur Klassifizierung der Bäume.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Siegen, Institut für Echtzeit Lernsysteme (EZLS), Lehrstuhl für Echtzeit Lernsysteme durchgeführt. Der konventionelle Weihnachtsbaumanbau ist sehr arbeitsintensiv und zeichnet sich zudem durch einen hohen Pestizideinsatz während der Aufzucht aus. Im Sinne eines nachhaltigen und wirtschaftlichen Anbaus können beide Faktoren als große Herausforderung angesehen werden. Um diesen zu begegnen, wird im WeBaRo-Projekt eine kostengünstige, autonome Roboter-Trägerplattform entwickelt und erprobt, die einen ressourcenschonenden, effizienten Weihnachtsbaumanbau ermöglicht. Um Tätigkeiten während der gesamten Aufzucht maschinell und autonom durchführen zu können, wird die Trägerplattform mit auswechselbaren, praxiserprobten Anbaugeräten ausgestattet. Zur mechanischen Unkrautbekämpfung wird ein Schwingarmmulcher eingesetzt, so dass der Einsatz von Totalherbiziden substituiert und Arbeitskosten zur manuellen Unkrautbekämpfung eingespart werden. Darüber hinaus kann ein Gerät zur Einzelpflanzendüngung zwecks gezielter und sparsamer Düngemittelapplikation an die Plattform angebaut werden. Zur Pflanzung der Setzlinge wird die Plattform mit einem Pflanzlochbohrer bestückt. Die genaue Position der Pflanzlöcher wird durch einen Algorithmus flächenspezifisch berechnet; anschließend können diese zentimetergenau, georeferenziert gebohrt werden. Als Ergebnis dieses Vorgehens wir eine virtuelle Karte mit georeferenzierten Baumpositionen erstellt - die Basis für die satellitengesteuerte Navigation bei allen weiteren autonomen Arbeiten in der Kultur. Um die Robustheit der Navigation zu erhöhen, werden zusätzlich 3D-Sensoren genutzt. Die während des Robotereinsatzes durch das Sensorpaket gesammelten Pflanzendaten werden jeder Pflanze in der virtuellen Karte als Metainformation hinzugefügt. Diese Daten können nicht nur vom Anbauer zur (Online-)Vermarktung genutzt werden; sie bilden außerdem den Grundstein zur Entwicklung eines deep-learning basierten Systems zur Überwachung des Gesundheitszustandes und zur Klassifizierung der Bäume.

Fortschreiben des Wissensstandes auf dem Gebiet der Stör- / Unfallanalysen unter Einsatz der Analysensimulatoren für DWR und SWR

Das Projekt "Fortschreiben des Wissensstandes auf dem Gebiet der Stör- / Unfallanalysen unter Einsatz der Analysensimulatoren für DWR und SWR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Allgemeine Zielsetzung des Vorhabens ist der Erhalt und die Weiterentwicklung von Methoden und Analysesimulatoren, um Stör- und Unfallanalysen zu aktuellen Fragestellungen durchführen zu können und wissenschaftlich-technische Fragen auf dem Gebiet des Reaktor- und Anlagenverhaltens zu klären. Es handelt sich um ein Nachfolgevorhaben zu den Vorhaben 4717R01334 und 4717R01335. Im Speziellen verfolgt das Vorhaben vier übergeordnete Einzelziele: 1. Für den Kompetenzerhalt auf dem Gebiet der deterministischen Sicherheitsanalyse sollen jeweils ein Analysesimulator vom Typ DWR-KONVOI und SWR-72 weiter gepflegt, auf dem Stand von Wissenschaft und Technik gehalten und für ausgewählte Analysen zu sicherheitstechnischen Fragestellungen eingesetzt werden. 2. Auf Basis bisheriger Unfallanalysen für DWR sollen Sensitivitäten und Unsicherheiten im zeitlichen Ablauf von Unfallszenarien bei Berücksichtigung von präventiven und mitigativen Notfallmaßnahmen systematisch betrachtet werden. Signifikante Unterschiede bei Unfallabläufen sollen identifiziert und aufbereitet werden. Die Ergebnisse sollen für das Notfallzentrum der GRS nutzbar gemacht werden und bei der Bewertung von Unfallabläufen in nationalen und internationalen Kernkraftwerken unterstützen. 3. Konzeptentwicklung, mit dem automatisch Datensätze für ATHLET-Simulationen in Abhängigkeit der benötigten Modellierungstiefe erzeugt werden können. Unter Nutzung eines modularen, parametrischen Modellsystems auf Komponentenebene soll sich das Konzept auf unterschiedliche DWR-Designs beziehen, so dass für diese Anlagen orientierende Rechnungen durchgeführt werden können. 4. Aufbereitung der erzielten Ergebnisse für die Arbeiten im nationalen und internationalen Umfeld in Form von Positionspapieren.

Wettbewerb Zukunftsstadt - Planungs- und Umsetzungskonzept der Vision 2030+ (2. Phase) - Holländerstadt - Brücken in die Zukunft

Das Projekt "Wettbewerb Zukunftsstadt - Planungs- und Umsetzungskonzept der Vision 2030+ (2. Phase) - Holländerstadt - Brücken in die Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Friedrichstadt - Stadtmanagement durchgeführt. Die in der ersten Phase des Wettbewerbs Zukunftsstadt gesammelten Ideen und Visionen werden in der zweiten Phase anhand deren Relevanz und Umsetzungsmöglichkeit überprüft und schließlich in ein nachhaltiges Planungs- und Umsetzungskonzept überführt. Die wissenschaftliche Überprüfung der bisher erarbeiteten Projektideen ist dabei ein wichtiger Bestandteil des Vorhabens. Die Entwicklung neuer Ideen wird durch bestehende Beteiligungsstrukturen und durch neue Beteiligungsformate nicht ausgeschlossen und gegebenenfalls in den weiteren Prozess eingebunden. Dies geschieht durch geeignete Instrumente der Kommunikation und der Weiterentwicklung von Ideen, aus denen nachhaltige und ganzheitliche Projekte abgeleitet werden, die sich an den Bedürfnissen der Bürgerschaft orientieren. In einem ersten Schritt des Prozesses werden die bisherigen Beteiligungsstrukturen wieder aktiviert und Kommunikationsmöglichkeiten geschaffen. Daraufhin beginnt die wissenschaftliche Begleitung des Prozesses die Umsetzbarkeitsprüfung der bisher erarbeiteten Ergebnisse, die Arbeitskreise nehmen ihre Arbeit wieder auf und erarbeiten mit externer Unterstützung gleichzeitig konkrete Konzepte und Zeitpläne für verschiedene Projekte. Verschiedene Bürgerworkshops und Gestaltungswettbewerbe werden angeboten um möglichst vielen Personen die Möglichkeit zu geben sich einzubringen. Abschließend findet die Auswertung und Präsentation der Ergebnisse statt und ein nachhaltiges Umsetzungs- und Verwertungskonzept liegt vor, welches in einer möglichen Phase 3 in Friedrichstadt umgesetzt werden soll.

Teilvorhaben: Bewertung von nicht-energetischen Folgen und Rebound Effekten

Das Projekt "Teilvorhaben: Bewertung von nicht-energetischen Folgen und Rebound Effekten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Universitätsklinikum Aachen, Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin durchgeführt. Aufgrund der Corona-Pandemie ist notgedrungen neue Bewegung in die Wahrnehmung und Nutzung von Home-Office und mobilem Arbeiten gekommen. In diesem Verbundprojekt werden die für die Energiewende relevanten energetischen und nicht-energetischen Implikationen dieser weitreichenden Veränderung untersucht. Ziele sind hierbei (1) die Analyse der zukünftigen Auswirkungen des Wechsels von der klassischen Arbeitsumgebung ins Home-Office auf den Energieverbrauch, (2) die Feststellung, unter welchen Randbedingungen dieser Wechsel bei der Umsetzung der Energiewende genutzt werden kann sowie (3) Empfehlungen für Praxisakteure (Einzelpersonen, Unternehmen, Politik), um ihre Home-Office Nutzung gesundheitsförderlich und mit einem Beitrag zur Energiewende gestalten zu können. Das Hauptziel dieses Teilprojekts ist insbesondere die Bewertung der nicht-energiebezogenen Folgen und der gesundheitsbezogenen Rebound-Effekte, die die Akzeptanz des Übergangs sowohl bei den Arbeitnehmern als auch bei den Arbeitgebern unabhängig vom Energieverbrauch beeinflussen können. Als Teilaspekte sollen in diesem Teilprojekt die Auswirkungen dieses Wechsels auf das Produktivitätsniveau, die Arbeitszufriedenheit und soziale Aspekte, wie z.B. die soziale Isolation, untersucht werden. Die Ergebnisse dieses Teilprojekts werden mit den Ergebnissen anderer Teilprojekte kombiniert, um Empfehlungen für die Nutzung von Home Office und mobilem Arbeiten zu geben.

Teilvorhaben: Oxidische Festelektrolyte und Komponenten für Li-Festkörper Coin-Zellen

Das Projekt "Teilvorhaben: Oxidische Festelektrolyte und Komponenten für Li-Festkörper Coin-Zellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schott AG durchgeführt. Die ambitionierten Zielsetzungen der Bundesregierung im Rahmen der Energiewende verlangen neben der effizienten Herstellung elektrischen Stroms durch regenerative Energien auch kostengünstige Energiespeichertechniken für die Elektromobilität und die stationäre Energiespeicherung. Die Energiespeichertechniken gehen vor allem auf Batterien zurück, die neben den genannten energierelevanten Anwendungen auch für die Stromversorgung von portablen Anwendungen, Sensoren und zunehmend mehr von 'Wearables' im Konsumerbereich eine Rolle spielen. Neben der Sicherheit sind die spezifische Energie für die Elektromobilität und die Energiedichte für die portablen Anwendungen wichtige Parameter. Während bei konventionellen Lithium-Ionen Batterien (LIB) Sicherheit und Energie diametral verbunden sind, geht bei Li-Festelektrolyt-Batterien (LIFEB) die Erhöhung der Energieparameter mit einer Verbesserung der Sicherheit einher. Bei der Entwicklung von Li-Festelektrolyt-Batterien sind bis zu einer Markteinführung jedoch eine ganze Reihe von Problemen zu lösen, hauptsächlich sind das die Verbesserung der fest(Elektrode)/fest(Elektrolyt) Phasengrenzen und die Kostenreduzierung. Mit Li-Festelektrolyt-Batterien ergibt sich auch die Chance, Batterien mit bipolarer Zellverbindung zu bauen, die eine weitere Erhöhung der spezifischen Energie und Energiedichte erlauben. Im vorliegenden Projekt sollen die beiden o.a. Problem gelöst und bipolare System entwickelt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeiten sollen Li-Festelektrolyt-Coin-Zellen mit hoher Energie und Lebensdauer für die Firma VARTA entwickelt werden. SCHOTT wird auf der Basis der oxidischen Festkörperionenleiter LLZO und LATP Materialien für die verschiedenen Zellkompartimente Kathode, Separation und Anode entwickeln, adaptieren und skalieren. Darüber hinaus werden Prozesse zur Darstellung einer dünnen und gleichzeitig dichten LLZO Separationsmembran entwickelt.

Methoden zur Erfassung und Bewertung von Bodenflora und -fauna und deren Funktionen in Agrarökosystemen sowie Entwicklung von Vorschlägen zur gezielten Förderung von Bodenbiodiversität im integrativen Naturschutz in der Agrarlandschaft

Das Projekt "Methoden zur Erfassung und Bewertung von Bodenflora und -fauna und deren Funktionen in Agrarökosystemen sowie Entwicklung von Vorschlägen zur gezielten Förderung von Bodenbiodiversität im integrativen Naturschutz in der Agrarlandschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Ökosystemanalyse und -bewertung an der RWTH Aachen e. V. durchgeführt. 'BioDivSoil' soll den Kenntnisstand über die Biodiversität in der Agrarlandschaft erweitern und die Ermittlung von Indikatorarten für eine gute Biodiversität ermöglichen. Dabei soll neben der klassischen biozönotischen Analyse mittels Einfangen verschiedener Organismen und anschließender Bestimmung dieser ein molekularbiologischer Ansatz genutzt werden, um die Verlässlichkeit dieser Alternativmethode bewerten zu können. Hierbei wird durch eine Extraktion von eDNA aus Bodenproben und anschließender Vervielfältigung (mittels PCR) die Möglichkeit für eine Sequenzierung der DNA geschaffen mit deren Hilfe die Organismen bestimmt werden können. Bei erfolgreichem Verlauf könnte der zeitliche Aufwand für biozönotische Analysen deutlich verringert werden. Durch die Ermittlung von Indikatorarten kann außerdem schnell eine Aussage über die Lebensgemeinschaft am untersuchten Standort getroffen werden und somit auch eine Aussage über den Zustand des Ökosystems getroffen werden. Daneben soll auch den Landwirten ein einfaches Werkzeug an die Hand gegeben werden, um eine Aussage über die Biodiversität auf ihrem Agrarland treffen zu können. Dabei werden, falls möglich, vornehmlich größere Organismen (z.B. Käfer, Spinnen oder Regenwürmer) als Indikatoren genutzt, damit eine Bestimmung direkt auf dem Feld und ohne Laborausstattung möglich ist. Das Projektvorhaben wird dabei vom Institut für Umweltforschung (IfU) der RWTH Aachen (Koordination) in enger Kooperation mit dem An-Institut gaiac e.V. durchgeführt. Die klassischen zönotischen Analysen werden zum Großteil von gaiac durchgeführt. Das IfU wird sich vermehrt mit der statistischen Auswertung der Ergebnisse und den molekularbiologischen Arbeiten befassen. Beide Institute verfügen über eine große Expertise im Bereich der zönotischen Analyse und haben bereits in vorangegangenen Projekten erfolgreich zusammengearbeitet. Auf die Daten dieser Projekte soll auch in diesem Vorhaben zurückgegriffen werden.

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