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Hydrogen Evolution Coupled with DAC, Teilprojekt B

Kombinierte Untersuchung von Feinstaub und Mobilität, Teilvorhaben: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr

Messungen in der Außenluft (Staub, Gas)

Diskontinuierliche Messungen von gas- und staubförmigen Bestandteilen in der Außenluft. Depositionsmessungen, Untersuchung von Hausstaubproben, jährlich wechselnde Messprogramme in unterschiedlichen Gebieten von Hamburg.

Hocheffiziente und CO2 neutrale Heißgaserzeugung mittels induktiver Suszeptorerwärmung für industrielle Anwendungen, Teilvorhaben: Entwicklung eines Induktionserwärmungssystems

Ziel des Verbundvorhabens ist es, die Energiewende voranzutreiben und Industrieunternehmen die Möglichkeit zu bieten, Prozesswärme ohne fossile Brennstoffe weltweit wettbewerbsfähig herzustellen. Hierzu wird ein Heißgaserzeuger entwickelt, der nahezu verlustfrei Heißgas mittels eines durch Induktion erwärmten Suszeptors erzeugt, der von Umgebungsluft oder Prozessgasen durchströmt wird. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung für die Induktionserwärmung kann der Heißgaserzeuger vollständig CO2-neutral betrieben werden. Es soll ein funktionsfähiger Demonstrator entwickelt werden. Ein mediendurchlässiger Suszeptor wird von einer Induktionsspule homogen durchwärmt. Die im Suszeptor erzeugte Temperatur wird auf das durchdringende Medium, idealerweise Umgebungsluft oder Prozessgas, übertragen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Die Induktionsspule kann außerhalb des Suszeptors angeordnet werden, was eine optimale Strömung des zu erwärmenden Mediums ermöglicht. Der angesaugte Luftstrom kühlt die Induktionsspule und wird vorgewärmt, was die Energieeffizienz des Gesamtsystems erhöht. Induktionsspulen werden meist aus Kupferrohren gefertigt und mit Kühlwasser durchflossen, um Überhitzung zu verhindern. Im geplanten System soll die Kühlenergie zur Vorwärmung der Gase genutzt werden, was den Wirkungsgrad erheblich steigert. Für Temperaturen kleiner oder größer 1200°C werden unterschiedliche Ansätze gewählt. Das Konzept bleibt dabei unverändert, jedoch wird das Material für Suszeptor, Gehäuse und Gasführung an die jeweiligen Temperaturen angepasst. Unter 1.200°C können metallische Werkstoffe verwendet werden; bei höheren Temperaturen müssen keramische Werkstoffe eingesetzt werden. Zusammengefasst zielt das Projekt darauf ab, eine effiziente und CO2-neutrale Methode zur industriellen Prozesswärmeerzeugung zu entwickeln, die den Anforderungen verschiedener Temperatur- und Leistungsklassen gerecht wird und den Einsatz erneuerbarer Energien fördert.

Konzeption und Pilotierung einer Gesundheitsstudie zu ultrafeinen Partikeln

Feinstäube in der Außenluft stellen eine gesundheitliche Belastung dar und sind daher im Rahmen der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes in Form von Grenzwerten reglementiert. Es gibt Grenzwerte für Feinstäube mit einem Durchmesser von 10 und 2,5 Mikrometer, jedoch keine für ultrafeine Partikel (UFP) mit einer Größe kleiner als 0,1 Mikrometer. Aufgrund ihrer geringen Größe können UFP tief bis in die Lungenbläschen und von dort aus in das Herz-Kreislaufsystem gelangen. Im Herz-Kreislaufsystem sowie in anderen Organen können UFP Entzündungsreaktionen hervorrufen. Es wird angenommen, dass durch anhaltende Entzündungen Organschädigungen und chronische Erkrankungen wie zum Beispiel chronische Lungenerkrankungen, Herz-Kreislauferkrankungen oder eine Schwächung des Immunsystems begünstigt werden. Zu diesen gesundheitlichen Wirkungen insbesondere nach langfristiger Exposition gegenüber UFP gibt es derzeit kaum epidemiologische Studien. Dieses Vorhaben soll diesem Mangel begegnen, indem eine epidemiologische Studie konzipiert und pilotiert wird. Hierbei sollen die gesundheitlichen Auswirkungen einer langfristigen Exposition gegenüber UFP untersucht werden unter Berücksichtigung von Confoundern und anderen Luftschadstoffen. Die Pilotierung bezieht sich auf verschiedene UFP-Messungen und Metriken, um deren zeitliche und räumliche Variabilität abdecken zu können, denn Durchschnittswerte, welche in epidemiologischen Studien meist verwendet werden und repräsentativ für eine bestimmte Umgebung und einen Zeitraum sind, können für UFP nicht verwendet werden. Es sollen konkrete Vorschläge für eine umfassende epidemiologische Studie inklusive Expositionsschätzung, UFP Metrik, Fallzahl, möglicher zu untersuchender Gesundheitsendpunkte sowie deren Erfassung gemacht werden. Das Projekt wird von einem Konsortium bearbeitet, welches aus den folgenden Institutionen besteht: Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., TNO - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, Institut für Arbeits- Sozial- und Umweltmedizin, Heinrich-Heine-Universität, Hochschule Düsseldorf, Labor für Physik und Umweltmesstechnik, IVU Umwelt GmbH, Ing.-Büro Janicke.

Untersuchungen mit oben offenen Experimentierkammern zur Auswirkung bestimmter Luftschadstoffe auf Gesundheitszustand und Wachtstum von Forstpflanzen

Seit Beginn der 80er Jahre wird in der Ursachenforschung der Waldschaeden bestimmten Luftschadstoffen eine entscheidende Rolle beigemessen. Aus diesem Grund wurde von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Wuerttemberg ein Pilotprojekt begonnen. Ziel dieses Vorprojektes war die Entwicklung und Erprobung einer Grosskammer zur Untersuchung von Filterwirkung, Wintertauglichkeit und Kammerklima. Solche 'oben offenen Experimentierkammern' bieten die Moeglichkeit, Luftschadstoffe der Umgebungsluft auszuschliessen. Aus den Kontrollen mit den jeweiligen Freiluftbaeumen lassen sich dann Rueckschluesse auf die Auswirkungen der verschiedenen Schadstoffe ziehen. Dieses Pilotprojekt wurde im Muenstertal im Suedschwarzwald in 850 m ue NN durchgefuehrt. Die praktische Erprobung waehrend zweier Betriebsjahre zeigte einen weitgehend stoerungsfreien Kammerbetrieb. Die hoelzerne Konstruktion und die Folienbespannung widerstanden allen Belastungen durch Wind und Schnee. Lueftungs- und Filterungssystem arbeiteten befriedigend. Im Gegensatz zum technischen Kammerbetrieb bleiben die qualitativen Kammerbedingungen hinter den Erfordernissen zurueck. Eine wesentliche Abweichung von den Freilandbedingungen stellten die fehlenden Nebel- und Tauereignisse dar. Aus immissionsoekologischer Sicht entfielen hierdurch Depositionen, die fuer das aktuelle Schadensphaenomen der montanen Nadelvergilbung von besonderer Bedeutung sein koennten. Die nahezu lueckenlosen Messreihen der Klimawerte belegten ferner, dass die grundlegende Forderung nach einem freilandaehnlichen Kammerklima in den getesteten Kammern nur bedingt erfuellt werden konnte. Dies traf insbesondere fuer Luft- und Bodentemperaturen, fuer die relative Luftfeuchtigkeit und die Strahlungsverhaeltnisse zu. Aufgrund der beobachteten Klimaeffekte sowie des Fehlens wesentlicher immissionsoekologischer Feuchtefaktoren lassen die Testpflanzen sowohl kurz- als auch langfristig Wuchs- und Symptomreaktionen erwarten, die nicht mit denen des Freilandes vergleichbar sind. Unter diesen Bedingungen ist nur der Vergleich von Kammer zu Kammer statthaft. Die Durchfuehrung spezieller Kurzzeitexperimente (zB waehrend einer Vegetationsperiode) mit den Behandlungsvarianten Rein- und Umgebungsluft scheiterte an der relativ geringen Luftschadstoffbelastung des Projektstandortes. Gegen Langzeit-Experimente sprachen die nicht vergleichbaren Wachstumgsbedingungen innerhalb und ausserhalb der Kammern. Um uebertragbare Kammerergebnisse zu erzielen, muessten kostenintensive Optimierungsmassnahmen vorgenommen werden. Vorrangige Verbesserungen waeren im Bereich der Lichtbedingungen und der Temperaturreduktion angezeigt. Die Steuerungsgruppe kam zu dem abschliessenden Ergebnis, dass das Projekt im Vorprojektstadium abgeschlossen und am Standort 'Muenstertal' nicht in ein langfristiges Abschlussprojekt uebergeleitet werden sollte.

Menschliches Bioklima in der Arktis im Zeitalter des Klimawandels

Der Klimawandel hat in der Arktis weitreichende direkte und indirekte Auswirkungen auf die Gesundheit der indigene und nicht-indigene Bevölkerung. Die Klima- und Wetterbedingungen der nördlichen Breiten und die jüngsten dramatischen Klimaveränderungen führen zu Temperaturextremen, die sich auf die soziale und wirtschaftliche Struktur der städtischen und ländlichen Gebiete auswirken werden. Eine eingehende Analyse dieser Veränderungen sollte sich sowohl mit den spezifischen natürlichen und sozialen Merkmalen befassen als auch mit den Anliegen der indigenen Bevölkerung. Das menschliche Wohlbefinden im Kontext von Klima- und Wetterextremen lässt sich mit dem Universal Thermal Climate Index (UTCI) erfassen. Während die Lufttemperatur allein ein guter Indikator für die aktuellen und zukünftigen Wetter- und Klimabedingungen ist, kann das Wohlbefinden durch starke Winde und hohe Luftfeuchtigkeit beeinflusst werden. Gerade in Küstengebieten verschärfen sich die klimatischen Situationen im Winter durch das Zusammenspiel von Wind und Kälte. Das Projekt zielt darauf ab, die aktuellen bioklimatischen Bedingungen zu identifizieren und mittels dem UTCI zu bewerten. Der Schwerpunkt liegt auf der thermischen Belastung für den menschlichen Körper und der Bewertung der sozialen Anfälligkeit, die sich aus den rezenten extremen klimatischen Schwankungen in der Arktis ergeben. Es werden auch die positiven Folgen der globalen Klimaerwärmung und der gesellschaftliche Nutzen aus diesen Veränderungen der nördlichen Breitengrade diskutiert. Zur Bestimmung der sozialen Verwundbarkeit und der sozialen Sensibilität und Anpassungsfähigkeit in den nördlichen Breiten berechnen wir den Social Vulnerability Index (SVI). Die SVI konkretisiert die sozialen Probleme, die sich aus dem fortschreitenden Klimawandel ergeben und liefert Erkenntnisse für die Entwicklung von Anpassungsstrategien in dieser Region. Um sich in die regionalen Details des SVI zu vertiefen, wird das sozioökonomische Umfeld der Gemeinden im Norden Norwegens als Fallstudie betrachtet. Die Ergebnisse des Projekts können als nützliches Instrument zur Minimierung von Bevölkerungsverlusten und zur Gewährleistung der sozialen Sicherheit in der Arktis dienen und politischen Entscheidungsträgern eine solide wissenschaftliche Grundlage für die Prävention und Eindämmung von Klimakatastrophen bieten, was für die Menschen in den nördlichen Gebieten äußerst wichtig ist in Zeiten des Klimawandels.

Hocheffiziente und CO2 neutrale Heißgaserzeugung mittels induktiver Suszeptorerwärmung für industrielle Anwendungen, Teilvorhaben: Wissenschaftliche Grundlagen, Simulation und Suszeptor

Die Gesamtzielstellung des vorliegenden Verbundvorhabens ist, die Transformation zur geplanten Energiewende voranzutreiben und Industrieunternehmen die Möglichkeit zu geben, ohne die Verwendung fossiler Brennstoffe, Prozesswärme weltweit konkurrenzfähig herzustellen. Geplant ist die nahezu verlustfreie Erzeugung von Heißgas mittels eines durch Induktion erwärmten Suszeptors, welcher nur von angesaugter Umgebungsluft durchströmt wird. Wird der notwendige Strom für die Induktionserwärmung mittels erneuerbarer Energie erzeugt, funktioniert der Heißgaserzeuger komplett CO2 neutral. Bei der geplanten Entwicklung sollen die folgenden innovativen Ansätze in einem funktionsfähigen Demonstrator dargestellt werden: Ein Suszeptor, welcher konstruktiv mediendurchlässig gestaltet ist (Porosität, mehrwindige Luftkanäle, etc.) wird durch eine mehrwindige Induktionsspule homogen durchwärmt. Die im Suszeptor erzeugte Temperatur wird auf das durchdringende Medium übertragen (im optimalen Fall Umgebungsluft) um die gewünschte Prozesstemperatur bereitzustellen. Durch die berührungslose Energieübertragung kann die Induktionsspule außerhalb des Suszeptors angeordnet werden und gewährleistet dadurch eine optimale Strömung des zu erwärmenden Mediums durch den Suszeptor. Der angesaugte Luftstrom kühlt die stromdurchflossenen Induktionsspulen und erfährt dadurch eine Vorwärmung. Diese Vorwärmung auch als Rekuperation bezeichnet, verbessert die Energieeffizienz des Gesamtsystems erheblich.

Hocheffiziente und CO2 neutrale Heißgaserzeugung mittels induktiver Suszeptorerwärmung für industrielle Anwendungen, Teilvorhaben: Bewertung des praxisnahen Einsatzes eines emissionsfreien Heißgaserzeugers

Die Gesamtzielstellung des vorliegenden Verbundvorhabens ist, die Transformation zur geplanten Energiewende voranzutreiben und Industrieunternehmen die Möglichkeit zu geben, ohne die Verwendung fossiler Brennstoffe, Prozesswärme weltweit konkurrenzfähig herzustellen. Geplant ist die nahezu verlustfreie Erzeugung von Heißgas mittels eines durch Induktion erwärmten Suszeptors, welcher nur von angesaugter Umgebungsluft durchströmt wird. Wird der notwendige Strom für die Induktionserwärmung mittels erneuerbarer Energie erzeugt, funktioniert der Heißgaserzeuger komplett CO2 neutral. Bei der geplanten Entwicklung sollen die folgenden innovativen Ansätze in einem funktionsfähigen Demonstrator dargestellt werden: Ein Suszeptor, welcher konstruktiv mediendurchlässig gestaltet ist (Porosität, mehrwindige Luftkanäle, etc.) wird durch eine mehrwindige Induktionsspule homogen durchwärmt. Die im Suszeptor erzeugte Temperatur wird auf das durchdringende Medium übertragen (im optimalen Fall Umgebungsluft) um die gewünschte Prozesstemperatur bereitzustellen. Durch die berührungslose Energieübertragung kann die Induktionsspule außerhalb des Suszeptors angeordnet werden und gewährleistet dadurch eine optimale Strömung des zu erwärmenden Mediums durch den Suszeptor. Der angesaugte Luftstrom kühlt die stromdurchflossenen Induktionsspulen und erfährt dadurch eine Vorwärmung. Diese Vorwärmung auch als Rekuperation bezeichnet, verbessert die Energieeffizienz des Gesamtsystems erheblich verbessert.

Erfassung der Auswirkungen von Stoffeintraegen auf die Dynamik biotischer und abiotischer Bodenfaktoren

Zur Ermittlung moeglicher Auswirkungen von Stoffeintraegen auf Gruenlandboeden werden vergleichende Untersuchungen auf unterschiedlich geduengten Freilandflaechen sowie in Open-top-Kammern, die mit gefilterter bzw. ungefilterter Umgebungsluft versorgt werden, durchgefuehrt. Neben der Naehr- und Schadstoffdynamik wird die Entwicklung der mikrobiellen Biomasse erfasst. Daneben wird die Aktivitaet einiger Enzyme bestimmt.

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