Das Projekt "Teilvorhaben: Industrie und Gas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH durchgeführt. Die Grundlage zur Bewertung von Handlungsoptionen zur Einsparung von Treibhausgasemissionen und Ressourcen im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor verändert sich fortlaufend. Ziel des Forschungsvorhabens Dynamis ist daher die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur kontinuierlichen Bewertung sektorübergreifender CO2-Minderungsmaßnahmen. Dieses Werkzeug soll es ermöglichen, jederzeit Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenkombinationen unter den aktuellen Rahmenbedingungen des Systems zu bewerten, um geeignete Wege zur kosteneffizienten Dekarbonisierung der Energieversorgung aufzuzeigen. Im Baustein 'Erstellung der Datenbasis' werden sektorübergreifende Daten erhoben, vergleichbar gemacht und in einer aktualisierbaren Struktur für das Regionalisierte Energiesystemmodell der FfE (FREM) aufbereitet. Die Daten beschreiben sowohl das Energiesystem, als auch die zu untersuchenden Maßnahmen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Methodenentwicklung, Datenakquisition und die Identifikation und Auswahl von Maßnahmen im Sektor Industrie. Im Baustein 'Simulation & Optimierung' wird die Anlagenausbau- und Einsatzplanung (AAEP) weiterentwickelt, um den Einfluss der CO2-Minderungsmaßnahmen auf das System und die Wechselwirkungen untereinander zu simulieren. Hierzu wird die AAEP mit der zuvor erhobenen Datenbasis verknüpft und ein Marktmodell implementiert, welches aktuelle Entwicklungen im Bereich der Marktgestaltung (Strommarkt 2.0) abbildet. Zudem wird hier dem Zusammenwachsen von Strom-, Wärme- und Gasmarkt Rechnung getragen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Modellierung der Gaswirtschaft. In den Baustein 'Maßnahmenbewertung' fließen die Ergebnisse der ersten beiden Bausteine ein. Die Bearbeitung erfolgt durch FfE e.V.
Das Projekt "Teilvorhaben: Synthese und elektrokatalytische Charakterisierung des Aktivmaterials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Ernst-Berl-Institut für Technische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das Hauptziel des Konsortialprojektes 'POREForm' ist die Entwicklung von Katalysatoren mit gezielt einstellbarer Porenstruktur für leistungsfähige Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen (PEMFC). In dem Teilprojekt der TU Darmstadt geht es um die Synthese und Charakterisierung von Kern-Schale-Katalysatormaterialien. Diese werden in die Porenstruktur der graphitischen Hohlkugeln eingebracht. Hier kommen Platin-basierte Katalysatoren in Frage, die u.a. mit Nickel und Kobalt legiert werden und so die Aktivität erhöhen und den Edelmetallanteil reduzieren. XRD-Analysen, XPS-Messungen und höchstauflösende Elektronenmikroskopieanalysen werden in Abstimmung mit den Verbundpartnern durchgeführt, um ein Verständnis der Struktur und folgend eine Korrelation mit den elektrokatalytischen Eigenschaften zu etablieren. Der direkte Abgleich von Theorie mit den gesammelten experimentellen Daten ermöglicht das Verfeinern von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Auf der Basis der Ergebnisse soll dann die Synthese modifiziert werden.
Das Projekt "Entwicklung eines Leitsystems zur Nutzung des ISIMIP-Archivs von Klimafolgensimulationen: Neue Ansätze zur formalen und inhaltlichen Qualitätssicherung - ISI-Access" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Mit ISI-Access wird das ISIMIP-Datenarchiv von Klimafolgensimulationen mit einem neuartigen Qualitätssicherungssystem ausgestattet, das sowohl formale Standards als auch inhaltliche Gütekriterien umfasst. Aufbauend auf dem Vergleich von Beobachtungsdaten und historischen Modellsimulationen wird jeder Datensatz mit einem leicht erfassbaren Satz von Qualitätsindikatoren versehen, der beim Download der Daten angezeigt wird. Außerdem wird eine datensatzspezifische, offen einsehbare Kommentierungsfunktionen ergänzt. Für das Archiv wird ein Kurationsansatz implementiert, bei dem jeder Datensatz mit einer leicht durchsuchbaren Metadatendatei verbunden wird. Zusätzlich werden alle relevanten Zusatzinformationen wie die neu entwickelten Güteindikatoren, identifizierte Probleme, Versionskennzeichnung etc. in die Daten eingebettet (datenzentrierter Ansatz), damit auch außerhalb der Struktur des ISIMIP-Archivs jederzeit eine vollständige Rekonstruktion der Geschichte der Daten möglich ist.
Das Projekt "Vegetationsabhängige Abschirmwirkung von Wäldern - Messtechnische Verifizierung eines akustisch-meteorologischen Modells" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Bau und Umwelt, Fachrichtung Hydrowissenschaften , Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie durchgeführt. Ziel des aktuellen Projektes ist die Erweiterung und Verifizierung der bisher gewonnenen Mess-, Modell- und Literaturergebnisse. Eine Überprüfung wichtiger Simulationsergebnisse soll mit einem entsprechend angepassten und modular aufgebauten Messkonzept erfolgen. Die Messungen dienen neben der Modellverifizierung auch der messtechnischen Feststellung wichtiger Teilbeiträge der zeitlich variablen Gesamtdämpfung durch einen Vegetationsbestand. Für diese Größe liegen bisher nur wenig reproduzierbare und verallgemeinerbare Daten vor. Mit der Studie sollen praxisnahe und anwendungsbereite Aussagen zur vegetations- und zeitabhängigen Abschirmwirkung von Wäldern getroffen werden. Die resultierenden Daten sollen in einer Struktur vorliegen, die eine Ankopplung an bestehende Berechnungsverfahren zur Schallimmission beim LfULG ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gesamtsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FfE Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. durchgeführt. Im Zuge der Energiewende erfolgt eine Umgestaltung der deutschen Energieversorgung mit den Zielen, aus der Kernenergie auszusteigen und die Treibhausgas-Emissionen zu senken. Aktuelle politische Rahmenbedingungen führen jedoch zu einer Priorisierung von CO2-Verminderungsmaßnahmen, die gegebenenfalls nicht dem volkswirtschaftlichen Optimum entsprechen. Zu den Verminderungsmaßnahmen sind unter anderem die CO2-arme Bereitstellung durch Erneuerbare Energien, die Bedarfsreduktion durch effiziente Technologien sowie die Elektrifizierung von Wärme und Verkehr durch zum Beispiel Wärmepumpen und Elektromobilität zu zählen. Weiterhin ist das Energiesystem einem dynamischen Wandel auf technologischer, wirtschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Ebene ausgesetzt. Hierdurch verändert sich fortlaufend die Grundlage zur Bewertung bestehender und zukünftiger Handlungsoptionen im Strom, Wärme und Verkehrssektor. Gegenstand des Projektes Dynamis ist daher die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur dynamischen Bewertung sektorübergreifender CO2-Verminderungsmaßnahmen. Diese Werkzeuge sollen es ermöglichen, jederzeit Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenkombinationen unter den aktuellen Rahmenbedingungen des Systems zu bewerten, um geeignete Wege zur kosteneffizienten Dekarbonisierung der Energieversorgung aufzuzeigen. Für die Entwicklung einer Methodik zum Vergleich von CO2-Verminderungsmaßnahmen unter Berücksichtigung ihrer Wechselwirkungen und somit einer sich dynamisch verändernden Bewertungsgrundlage ist eine Erweiterung des 'FfE-Regionalisierten Energiesystemmodells (FREM)' notwendig. Durch die Entwicklung von Methoden zur Datenaufbereitung und die Schaffung externer Schnittstellen werden aktualisierbare, flexible Datenbankstrukturen und die Möglichkeit zur Datenbereitstellung geschaffen. Um den Einfluss der Maßnahmen auf das System und die Wechselwirkungen untereinander abzubilden, wird zudem das 'Integrierte Simulationsmodell zur Anlageneinsatz und ausbauplanung mit Regionalisierung (ISAaR)' weiterentwickelt. Hierbei wird insbesondere dem Zusammenwachsen von Strom-, Wärme- und Gasmärkten Rechnung getragen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Simulative Topologieoptimierung (Sim Top)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Karlsruhe, Institut für Digitale Materialforschung (IDM) durchgeführt. Die Phasenfeldmethoden ermöglichen die Vorhersage von Mikrostrukturausbildungen in Materialsystemen unter multiphysikalischem Einfluss. Zur Optimierung von Strömungsstrukturen ist es notwendig, die anwendungs- und fertigungstechnischen Randbedingungen zu identifizieren und zu definieren. Dafür sollen zunächst die geometrischen Randbedingungen, wie z.B. Länge, Breite und Höhe der Strömungsstruktur, Kontaktflächen etc. anhand der anwendungsspezifischen Anforderungen ermittelt werden und in den Optimierungsprozess einfließen. Darüber hinaus sollen die fertigungstechnischen Randbedingungen, wie z.B. Materialauswahl, zulässige Materialdicke, Radien, Länge und Breite der Strömungsstruktur etc. für Streckmetall und für den 3D-Metalldruck erarbeitet werden. Mit den ermittelten Daten über Geometrie, Material- und Prozessführung wird das Phasenfeldmodell zur simulativen Beschreibung der Topologieoptimierung der gasdurchströmten Strukturen konfiguriert. Die vorgesehenen Simulationsstudien zur Topologieoptimierung von Strömungsstrukturen basieren auf der Phasenfeldmethode zur effektiven simulationsgestützten Beschreibung der dynamischen Entwicklung freier Oberflächen. In Validierungsrechnungen wird die O2-Konzentrationsdiffusion in den Strömungsfeldstrukturen und in der Randschicht der Gasdiffusionsschicht an einem Referenzbeispiel simuliert. Hierauf aufbauend erfolgt die Festlegung des Parameterraums für die nachfolgenden Simulationsstudien, bei denen Randbedingungen variiert werden. Es folgen Simulationsstudien der Topologieoptimierung der Strömungsfeldstrukturen für einphasigen Gastransport unter Berücksichtigung der Gasdiffusion. Um in den Simulationen die Kondensation von Wasser an integrierten Kühlfeldern zu modellieren, wird das Phasenfeldmodell zur Beschreibung der Umgebungsbedingungen konfiguriert. Für die Auslegung der Brennstoffzelle werden aus den Simulationsrechnungen geometrie- und fertigungstechnische Daten ausgewertet und geeignet visualisiert.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung einer kathodischen Nano-Filtrationsmembran für die reduktive Behandlung und Filtration von wasserunlöslichen Farbstoffen und Farbpigmenten zur Aufbereitung von Textilabwasser mit dem Ziel der Wasserkreislaufführung sowie..." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Analytische Chemie durchgeführt. Mit einem neuartigen Verfahren sollen im Abwasser der Färberei und Druckerei enthaltene Farbmittel, lösliche wie dispergierbare oder unlösliche Farbmittel in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten zunächst reduktiv und dann oxidativ behandelt werden. Zu diesem Zweck soll eine Anlage entwickelt werden, die aus einer Elektrolysezelle und einer anschließenden Oxidationskammer besteht. In der Elektrolysezelle werden die Farbstoffe kathodisch reduziert. Die Reduktion hat das Ziel Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe und Pigmente in eine wasserlösliche Form zu überführen. Infolge der Spaltung der Azofarbstoffe entstehen Produkte mit kleinerem Molekulargewicht. Vermutlich werden aromatische Amine gebildet, deren Hydrophilie im Vergleich zum Dispersionsfarbstoff deutlich größer ist.Die erhöhte Wasserlöslichkeit der Produkte ist entscheidend für die Wirksamkeit bzw. Wirtschaftlichkeit der anschließenden oxidativen Behandlung, die in homogener Phase weitaus effektiver abläuft. Der selektive Transfer der löslichen Produkte in die Oxidationskammer soll über einen Filtrationsprozess mit einer Ultra- bzw. Nanofiltrationsmembran erfolgen. Die Membran hält die dispers gelösten Farbstoffpartikel zurück. Zur Optimierung des Filtrationsprozesses und der Elektrolyse soll die Elektrolyse direkt an der Membran stattfinden. Zu diesem Zweck muss eine elektrisch leitende Membran entwickelt werden, an der gleichzeitig die kathodische Reduktion und der Filtrationsprozess ablaufen können. Bei dem Filtrationsprozess kommt es zu einer Anreicherung der Farbstoffpartikel an der Membran bzw. der Kathodenoberfläche. Auf diese Weise gelangt der Farbstoff in unmittelbaren Kontakt mit der Kathode, so dass der Elektronenübertrag auf das Substrat erleichtert wird.Bei der Entwicklung der Membran muss berücksichtigt werden, dass diese bei einem dauerhaften Einsatz in einer Abwasserbehandlungsanlage stabil gegenüber den elektrochemischen Vorgängen, höheren Drücken und der Katholytzusammensetzung ist.Ein weiteres Projektziel ist die Strukturaufklärung der Reduktions- und Oxidationsprodukte. Dazu werden im wesentlichem zwei Analysensysteme verwendet. Mit dem schon im Projekt OXITEX erfolgreich eingesetzten LC-QTOF können höhermolekulare bzw, wasserlösliche Produkte anhand der gemessenen Präzisionsmassehinsichtlich ihrer Summenformel und ggfs. Struktur chara.kterisiert werden. Kleinere unpolare Verbindungen werden mittels GCxGC-(TOF)MS erfasst. Hier ist eine Identifizierung der über Elektronenstoßionisierten Analyten mit umfangreichen Datenbanken bzw. Vergleichssubstanzen möglich. Die ermittelten Strukturen sollen Aufschluss über den Reaktionsverlauf geben. So soll z.B. die Frage geklärt werden, ob die Reduktion in höheren Konzentrationen Zwischenprodukte liefert, oder ob ein weitergehender bzw.unspezifischer Abbau vorliegt. Auch die Annahme, dass infolge der Reduktion aus Azoverbindungen vorwiegend aromatische Amine entstehen, soll untersucht werden.
Das Projekt "Vorhaben: Bestimmung von Kinetik und Katalysatordesaktivierverhalten in der Methanoxidation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Department Chemie, Lehrstuhl I für Technische Chemie durchgeführt. Im geplanten Vorhaben 'Bestimmung von Kinetik und Katalysatordesaktivierverhalten in der Methanoxidation' als Teil des Verbundprojekts IMOKAT (Teil II) (Entwicklung eines innovativen Methanoxidationskatalysators zur Senkung der Abgasemissionen von Großmotoren für maritime und stationäre Anwendung im Gasbetrieb) soll ein kinetisches Modell zur Methanoxidation über einen vom Projektpartner bereitgestellten Katalysator entwickelt werden. Zudem sind vom Projektpartner bereitgestellte Katalysatoren mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Raman-Spektroskopie und NMR-Spektroskopie zu untersuchen, um Rückschlüsse auf Struktur, Morphologie und Art aktiver Zentren zu ziehen und dem Projektpartner Daten zur weiteren Katalysatoroptimierung zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren ist das Alterungsverhalten des Katalysators unter realitätsnahen Abgasstrombedingungen mittels machine learning zu modellieren und zu bewerten. Mittels Desaktivierexperimenten und der Charakterisierung von gealterten Katalysatorproben sind die bezüglich der Desaktivierung sensitiven Materialdeskriptoren herauszuarbeiten und so die Struktur-Eigenschafts-beziehung zu untersuchen.
Das Projekt "Ausbreitung und genetischer Austausch zwischen Flechtenpopulationen in Patagonien und der Antarktischen Halbinsel (unter Berücksichtigung anthropogener Einflüsse)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft, Forschungsinstitut und Naturmuseum Senckenberg durchgeführt. (1) Terrestrische Biota der Antarktis sind durch geografische Isolation und inselhafte Verteilung geprägt. Die isolierte Lage der Antarktis und die Beschränkung auf weit voneinander entfernte kleine Habitatflecken haben zu einem hohen Endemiten-Anteil und einer starken Regionalisierung der Fauna und Flora geführt. Genetische Differenzierung, lokale Anpassung und die Evolution kryptischer Arten sind die Folge. Die Biodiversitäts-Konvention (CBD) betrachtet genetische Diversität als einen Eckpfeiler biologischer Vielfalt und stellt sie damit in eine Reihe mit der Diversität von Arten und Ökosystemen. Durch Einschleppung ortsfremder Arten und Homogenisierung bislang getrennter Genpools bedroht der Mensch jedoch zunehmend diese Isolation und genetische Differenzierung vieler antarktischer Biota. (2) Obwohl Flechten als wichtigste Primärproduzenten antarktische terrestrische Lebensräume dominieren, fehlen zurzeit Daten zu ihrer genetischen Struktur und Diversität. Der Umfang inter- und intrakontinentalen Genflusses ist bisher völlig unbekannt. Es ist deswegen derzeit unmöglich, den aktuellen und zukünftigen menschlichen Einfluss auf antarktische Flechtenpopulationen auch nur annähernd abzuschätzen.(3) Wir schlagen vor, mittels molekulargenetischer Daten die populationsgenetische Struktur von sechs weit verbreiteten Flechtenarten mit unterschiedlichen Ausbreitungsstrategien zu untersuchen. Dabei soll die Nullhypothese überprüft werden, dass Flechtenpopulationen genetisch nicht differenziert sind. Zusätzlich wollen wir abschätzen, ob menschliche Aktivitäten zur Einschleppung ortsfremder Arten oder Genotypen und zur Homogenisierung von Genpools beitragen. Hierfür sollen Lokalitäten mit hohem und niedrigem menschlichen Einfluss verglichen werden. Das Projekt schafft damit unverzichtbare Grunddaten für die Entwicklung von Schutzstrategien in der Antarktis.
Das Projekt "Entwicklung eines inhärent sicheren, kostengünstigen und flexiblen Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoffperoxidlösungen durch Direktsynthese mittels katalytisch beschichteter Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Im Rahmen des Projektes wurde eine Methode zur Herstellung katalytisch aktiver Rohrmembranen mit innen liegender aktiver Schicht auf der Basis keramischer Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen sowie Palladium und optional Gold als Aktivkomponenten entwickelt. Die Membranen, die vor der Metallabscheidung alternativ noch mit Kohlenstoff modifiziert wurden, wurden als strukturierte Katalysatoren in einem Gas/Flüssig-Membrankontaktor für die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid (H2O2) aus Wasserstoff und Sauerstoff eingesetzt, können prinzipiell aber auch für andere heterogen katalysierte Flüssigphasenreaktionen Verwendung finden. Sie wurden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Struktur, Katalysatorverteilung und -Partikelgröße umfassend charakterisiert. Weiterhin wurde eine Methode zur automatisierten Detektion von H2O2 im Konzentrationsbereich von 0.004-4.5 Gew.-Prozent basierend auf der Fliess-Injektions-Analyse entwickelt, die ebenfalls auch für andere Anwendungen eingesetzt werden kann. Die Aktivität und Selektivität der katalytischen Membranen wurde in Laborexperimenten zur Direktsynthese von H2O2 ermittelt. Hierzu wurde ein Kreislaufverfahren im Labormaßstab realisiert, das die Vorteile des Membrankontaktors bezüglich eines kompakten Verfahrensaufbaus sowie einer erhöhten Verfahrenssicherheit, die auf der Trennung der Reaktanden durch die Membran beruht, nutzt. Zur detaillierten Simulation der gekoppelten Reaktions- und Stofftransportvorgänge im Membrankontaktor wurde ein Matlab-Programm entwickelt. Die Membranpräparation wurde erfolgreich auf technisch relevante Membrangeometrien übertragen (Mehrkanalelemente bis 0,5 m Länge). Die Demonstration der H2O2-Direktsynthese blieb aber wegen Schwierigkeiten mit der Eindichtung der Mehrkanalelemente noch auf den Labormaßstab beschränkt. Probleme bestehen auch noch dahingehend, höhere Konzentrationen an H2O2 im Bereich einiger Gew.-Prozent im Kreislaufbetrieb zu erreichen. Dies ist möglicherweise auf eine unbefriedigende Passivierung der Apparatur oder auf die Desaktivierung des Katalysators zurückzuführen. Zudem liegen für eine aussagekräftige techno-ökonomische Bewertung des Verfahrens noch zuwenig experimentelle Daten vor.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 12 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 12 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 12 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 12 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 9 |
| Webseite | 3 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 8 |
| Lebewesen & Lebensräume | 8 |
| Luft | 5 |
| Mensch & Umwelt | 12 |
| Wasser | 7 |
| Weitere | 12 |