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Ein neuer Ansatz zur Bewertung der Wirksamkeit von Barrieren im Endlager

Das Projekt "Ein neuer Ansatz zur Bewertung der Wirksamkeit von Barrieren im Endlager" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll das derzeit konzipierte, technische Mehrbarrierensystem anhand moderner Sicherheitskonzepte ueberprueft und eine Sicherheitsnachweisfuehrung basierend auf der Methode der Teilsicherheitsbeiwerte entwickelt werden. Diese Methode hat den Vorteil, dass auf diesem Nachweiskonzept die EUROCODES fuer das Bauwesen aufbauen. Die EUROCODES sind z.T. schon gueltig. Damit handelt es sich um eine Methode, den Sicherheitsnachweis zu fuehren, die allgemein fuer Ingenieurkonstruktionen angewendet wird und dementsprechend akzeptiert ist. Fuer die Einzelkomponenten des technischen Mehrbarrierensystems soll ueberprueft werden, inwieweit sinngemaess anwendbare Regelungen zum Nachweis der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit, hier i.d.R. der Dichtheit, vorhanden sind und welche Form ein solcher Nachweis annehmen wuerde. Im naechsten Schritt soll versucht werden, einen geschlossenen Sicherheitsnachweis fuer das gesamte Mehrbarrierensystem auf der Grundlage der Methode der Teilsicherheitsbeiwerte zu entwickeln. Da Bedenken bestehen, dass es infolge von Einschraenkungen aus Regelwerken gelingen wird, den Gebrauchstauglichkeitsnachweis zu fuehren, wird ueber zusaetzlich/ersatzweise Massnahmen nachgedacht, die ebenfalls eine Barriere gegenueber radioaktiven Stoffen darstellen, jedoch auf diversitaeren Wirkungsprinzipien wie chemische Bindung oder Sorption beruhen. Eine solche Barriere wuerde das technische Mehrbarrierensystem im Kontext moderner Sicherheitskonzepte verbessern.

Teilprojekt: Auswirkung von Landnutzung auf die Signal Diversität und das Verhalten von Bestäubern (Plantcol)

Das Projekt "Teilprojekt: Auswirkung von Landnutzung auf die Signal Diversität und das Verhalten von Bestäubern (Plantcol)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie I (Zoologie) Arbeitsgruppe Evolutionsbiologie und Ökologie durchgeführt. Communication in plant-pollinator networks contributes to structuring plant communities. In the last 1.5 years, we found that land use diminishes colour diversity of flowers and changes the overall colouration of grasslands. Our overall aim is now to assess whether that change affects plant reproduction by altering their interactions with pollinators and/or herbivores. We will therefore collect quantitative data on floral colouration, seed production, nectar quantity and quality as well as insect visitation to flowers in the grasslands of all Exploratories. Using visual modelling we will analyse whether the sensory ecology of different pollinator groups, altered nutrient availability of plant rewards or differences in the abundance of plant species affect pollinator behaviour, and whether that change affects plant reproduction. Moreover, we will record herbivore damage of flowers and of vegetative tissue. Finally, we will experimentally manipulate nectar rewards and floral colours to tease apart different functional hypothesis on why land use regimes affect floral colour. Combined with data on plant reproduction, we can thus answer whether changes in the visual communication between flowering plants and animals that are caused by land use regimes contribute to structuring plant communities in the grasslands.

Teilvorhaben IIS (DenimeF) - Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilvorhaben IIS (DenimeF) - Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen durchgeführt. Die immer wieder auftretenden Sabotagefälle an Feldhäckslern im Maisbestand, bei denen vorsätzlich Edelstahl im Feld platziert wird, waren bisher nicht vorhersehbar oder vermeidbar. Durch geeignete Messtechnik könnte durch das Material verursachte Schaden abgewendet werden, indem der Fremdkörper erkannt wird bevor er in kritische Bereiche im Inneren des Feldhäckslers gelangt, dort Schäden verursacht und als Folge eine Gefahr für umgebende Lebewesen erzeugt. Bei den hohen Kräften und Geschwindigkeiten, die während des Ernteprozesses in den Feldhäcksler herrschen, können schon kleine Teile, die in die Maschine gelangen, große Schäden hervorrufen, die hohe Reparaturkosten und Ausfallzeiten mit sich führen. Mit den bisherigen marktverfügbaren Sensorsystemen in Feldhäckslern können nicht alle vorkommenden maschinen- und ernteschädigenden Fremdkörper detektiert werden. Dies gilt insbesondere für Edelstähle, aber auch für andere nicht-metallische Fremdkörper wie Kadaver oder Plastik. Die Röntgentechnik hat das Potential verschiedene Fremdkörper, vor allem Metalle wie Edelstahl, im Gutfluss anhand von Dichteunterschieden zu detektieren. Mit einem erfahrenen Projektpartner im Einsatz von Röntgentechnologie in den Bereichen Landwirtschaft und Lebensmittelverarbeitung, dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), sollen im Wesentlichen drei Ziele erfüllt werden: 1) Der Nachweis, dass die Entwicklung einer marktfähigen Lösung mit Röntgentechnik möglich ist 2) Die Unterscheidung von zu detektierenden Störkörpern von verdichtetem Pflanzenmaterial 3) Die Entwicklung eines Konzepts für die Zulassung zum praxisfähigen Betrieb in Feldhäckslern Das Gespräch mit einem Hersteller von Feldhäckslern (Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH & Co. KG) ergab, dass die Thematik von hoher praktischer Relevanz ist. Der Hersteller wird das Projekt beratend und durch die Bereitstellung von Baugruppen unterstützen.

Geräte für die Erhöhung der Verwertbarkeit fett- und ölhaltiger Abwässer in Biogasanlagen

Das Projekt "Geräte für die Erhöhung der Verwertbarkeit fett- und ölhaltiger Abwässer in Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Umwelttechnik, Lehrstuhl Abfallwirtschaft durchgeführt. Das Projekt 'Erhöhung der Verwertbarkeit fett- und ölhaltiger Abwässer in Biogasanlagen' dient der Vergrößerung des Einsatzspektrums von Substraten in Biogasanlagen. Hierbei soll die Verwertung von organischen Abwässern, insbesondere von industriellen Produktionsrückständen wie z.B. flüssige Abfälle von Schlachtbetrieben oder Rohglycerin aus der Biodieselproduktion im Fokus stehen. Solche Abwässer mit hohem Anteil organischer Substanzen weisen häufig einen erheblichen Fett- oder Ölanteil auf. Fett besitzt aufgrund seiner chemischen Struktur einen hohen Energiegehalt. Es können bis zu 1.225 Normliter Biogas pro Kilogramm organischer Trockenmasse gewonnen werden. Dies ist mit Abstand das Substrat, welches die höchsten Biogaserträge liefert. Grundsätzliches Ziel ist es daher, diese fettreichen, flüssigen Rückstände einer energetischen Nutzung durch Biogasgewinnung zuzuführen. Aus der Praxis ist bereits bekannt, dass der Einsatz von fettreichen Substraten ohne Vorbehandlung aufgrund der Dichteunterschiede zwischen Flüssigkeit und Fett zur Ausbildung einer Schwimmschicht im Fermenter führt. Dadurch ist der fetthaltige Anteil für die Mikroorganismen nur schwer zugänglich und kann größtenteils nicht in Biogas umgesetzt werden. Insgesamt wirkt sich eine Schwimmschicht auf der Flüssigkeitsoberfläche negativ auf den Prozess aus bzw. führt außerdem zu erheblichen Störungen im verfahrenstechnischen Ablauf. Aufgrund dieser Probleme und dem hohen Energieverbrauch von Rührern zur Unterbindung der Schwimmschichtbildung ist der Einsatz von Substraten mit hohen Fettgehalten für Biogasanlagen bisher wirtschaftlich uninteressant. In diesem Projekt soll durch den Einsatz eines Emulgators ein Verfahren entwickelt werden, dass eine energetische Verwertung fettreicher Abwässer ermöglicht. Durch Emulgieren werden die Fettpartikel zerkleinert und mit der übrigen wässrigen Prozessflüssigkeit zu einer stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion vermischt. Dies soll die Schwimmdeckenbildung unterbinden und außerdem die Fettoberfläche bzw. Reaktionsfläche für die Bakterien vergrößern. Damit sind Fette und Öle besser zugänglich und deren Abbau in der Hydrolyse wird intensiviert. Zusätzlich werden im Projekt die Fermentationsprozesse an das fetthaltige Substrat angepasst. In diesem Fall bietet sich ein zweistufiges Biogasverfahren mit räumlicher Trennung von Hydrolyse und Methanstufe an. Dadurch kann die Stufe der Hydrolyse, in welcher die Spaltung der Fettmoleküle in Fettsäuren und Glycerin stattfindet, separat gesteuert und der Fettabbau überwacht werden. Die Hydrolyse erfolgt in einem Festbettreaktor der vom emulgierten Substrat durchströmt wird. Durch den Verfahrensschritt der Emulgierung ist davon auszugehen, dass der Gesamtprozess verbessert werden kann und eine höhere Biogasausbeute erzielt wird. Eine Emulgator-Einheit könnte in bereits bestehende Biogasanlagen bzw. beim Neubau von Anlagen integriert werden. Die Technologie könnte verstärkt für die Vergärung von Abwässern eingesetzt

Aufbereitung des Zinnerzes von Dachang/China - Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Verfahrens zur Erhoehung des Ausbringens in der Aufbereitung des Zinnerzes von Dachang/China

Das Projekt "Aufbereitung des Zinnerzes von Dachang/China - Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Verfahrens zur Erhoehung des Ausbringens in der Aufbereitung des Zinnerzes von Dachang/China" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klöckner-Humboldt-Deutz AG durchgeführt. Die im Bergbaudistrikt Dachang, VR China, lagernden alten Aufbereitungshalden beinhalten noch hohe Gehalte an Zinn und anderen Wertmineralien. Bei der heute betriebenen Gewinnung des primaeren Zinnerzes entstehen durch Anwendung eines unangepassten Aufbereitungsverfahrens hohe Wertstoffverluste. Zur Rueckgewinnung der Wertminerale aus den alten Halden und zur Senkung der Wertstoffverluste in laufender Produktion sollen gemeinsam mit der RWTH Aachen Verfahrenswege entwickelt werden, die eine wirtschaftliche Anwendung im grosszechnischen Rahmen ermoeglichen. Dabei werden Sortiermethoden anzuwenden sein, die die moeglichen Unterschiede sowohl im Erz als auch im Haldenmaterial in Dichte, magnetischer Suszeptibilitaet oder Hydrophobie nutzen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin die grundlegenden Prozesse welche den Zusammenhang zwischen Nährstoffeinträgen und der sich daraus im Zusammenspiel mit hydro-meteorologischen und operativen Randbedingungen ergebenden Wasserqualität in Stauseen zu untersuchen. Dazu wird ein hochauflösendes Messsystem in dem brasilianischen Stausee installiert und ein umfangreiches Monitoring von physikalischen Prozessen und Wasserqualität durchgeführt. Basierend auf den erhobenen Messungen und numerischen Simulationen werden technische Lösungsvorschläge dazu entwickelt, wie die für die Algenentwicklung und Algenzusammensetzung maßgeblichen Transportprozesse prinzipiell in unterschiedlichen Gewässern mit einem Minimalaufwand an Messungen und vorrangiger Nutzung von Fernerkundungsdaten beschrieben werden können. Dazu werden Richtlinien und Vorschläge zur technischen Realisierung des notwendigen Messprogrammes in Abhängigkeit der geografischen, hydrologischen und meteorologischen Randbedingungen erarbeitet. Es werden die Transportpfade für partikelgebundene und gelöste Nährstoffe (N und P) im Stausee unter besonderer Berücksichtigung von vertikaler Dichteschichtung, dichtegetriebenen Strömungen und vertikaler Durchmischung des Wasserkörpers mit Hilfe von umfangreichen Feldmessungen und prozessorientierten numerischen Simulationen untersucht. Als maßgebliche Wasserqualitätsparameter werden die Phytoplanktonkonzentrationen in unterschiedlichen Algenklassen, inklusive Cyanobakterien, über den Zeitraum von einem Jahr kontinuierlich gemessen. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für die prozessorientierte Modellierung der güterelevante Speicher- und Transformationsprozesse im Stausee und stellen gleichzeitig Ground Truth Daten für die Kalibration und Validierung von Fernerkundungsdaten zur Verfügung.

Exploring the role of estuarine circulation for transport of suspended particulate matter (SPM) in the Wadden Sea by means of field observations and numerical modelling. Acronym: ECOWS

Das Projekt "Exploring the role of estuarine circulation for transport of suspended particulate matter (SPM) in the Wadden Sea by means of field observations and numerical modelling. Acronym: ECOWS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. It is the aim of this project to investigate the role of estuarine circulation for suspended particulate matter (SPM) transport in the Wadden Sea. Major hypotheses are that (i) estuarine circulation is relevant to SPM transports in the Wadden Sea, that (ii) tidal straining (i.e. the correlation between vertical shear and eddy viscosity due to tidal asymmetry caused by horizontal density gradients) is the major process contributing to estuarine circulation, and (iii) that wind straining (i.e. the subtidal vertical shear generated by surface wind stress) is an important episodic contribution to estuarine circulation. These hypotheses will be tested by means of targeted field observations in three tidal channels (Hörnum Deep, Jade Bay and Otzumer Balje), idealised process-oriented numerical model simulations and realistic hindcast simulations for the focal areas and for the entire Wadden Sea. Confirmation of these hypotheses will lead to a paradigm shift in understanding Wadden Sea dynamics which so far has been widely assumed to be unaffected by density gradients.

Machbarkeitsuntersuchung über den Einsatz von Hot Dry Rock Geothermie zur Elektrizitätserzeugung mit Hilfe von superkritischem CO2

Das Projekt "Machbarkeitsuntersuchung über den Einsatz von Hot Dry Rock Geothermie zur Elektrizitätserzeugung mit Hilfe von superkritischem CO2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie, Professur für Hydrogeologie und Hydrochemie durchgeführt. Es soll Geothermische Stromerzeugung mit superkritischen CO2 als Arbeitsmittel auf Machbarkeit untersucht werden. Recherchen und Modellrechnungen in den Bereichen: - Geowissenschaften und Geoingenieurwesen; - Kraftwerkstechnik; - Wirtschaftlichkeitsberechnung; - Pilotprojekt. CO2 bietet bei HDR folgende Vorteile gegenüber Wasser: - Hochdruckkreislauf mit Effizienzvorteilen; - Kein zusätzlicher ORC/Kalina-Kraftwerksprozess; - Dichteunterschiede -- geringere Pumpenleistung, - geringe Viskosität/Oberflächenspannung -- höhere Wäremausbeute aus Gestein. April - November Geowissenschaftliche und geotechnische Aufg.; April - November: Bohrtechnische Aufg.; April - November: Kraftwerkstechnik; August - Dezember Wirtschaftlichkeitsberechnungen; Nov. - Dez. Vorschlag Pilotprojekt. Basierend auf den Ergebnissen der Studie soll letztlich für ein Pilotprojekt sowohl ein Standort als auch eine angepasste Technik und Technologie abgeleitet und vorgeschlagen werden. In diesem Kontext sind auch Fördermöglichkeiten (z.B. BMBF, EU) zu prüfen und aufzuzeigen. Da es sich um ein in verschiedensten Bereichen hoch innovatives Projekt handelt, wird davon ausgegangen, dass eine Realisierung nur mit Fördermitteln umsetzbar sein wird.

Strömungsformen bei Vermischung in der Umgebung eines Rohrleitungs T-Stücks (KEK)

Das Projekt "Strömungsformen bei Vermischung in der Umgebung eines Rohrleitungs T-Stücks (KEK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Die Strömungsturbulenz in Rohrleitungssystem von Kernkraftwerken ist für Ermüdungs- und Korrosionsphänomene verantwortlich und kann somit nach langen Laufzeiten Fehlfunktionen oder Schädigungen in den Komponenten von Kühlkreisläufen auslösen. Stellvertretend sollen im PVC-Versuchsstand des IKE Strömungen ohne und mit Dichteschichtung nahe einer generischen Einspeisestelle (horizontales T-Stück) untersucht werden, unter welchen Bedingungen sich unterschiedliche Strömungsformen mit Dichteschichtung ausbilden und welche Stabilitätseigenschaften diese Strömungsform gegenüber einer Veränderung der Bedingungen (Impulsverhältnis, Schichtungsparameter) in den Zuflüssen besitzt. Die Strömung und ihre Stabilität soll begleitend mit dem Simulationsprogramm OpenFoam, berechnet werden. Diese Methode kann eingesetzt werden, um die Strömungs-Struktur Wechselwirkung im Rohrleitungsversuchsstand sowie Strömungen in Rohrleitungssystemen von Kernkraftwerken zu simulieren. Zunächst soll der PVC-Versuchsstand für die durchzuführenden Experimente angepasst werden. Die Dichteschichtung wird durch Verwendung von Glykollösung im Seitenstrang hergestellt. Als Messtechnik werden Kameras sowie die Particle-Image Velocimetrie (PIV) eingesetzt. Für ausgewählte Parameterwerte der Strömungsformenkarte sollen detaillierte Experimente sowie der mittleren Geschwindigkeit und der turbulenten Fluktuationen durchgeführt werden. In Wandnähe sollen die Turbulenzstrukturen (Längsstreifen, Längswirbel) visualisiert werden. Das Programm OpenFoam sollen umfangreiche Large-Eddy Simulationen mehrerer ausgewählter Fälle durchführen. Die gemessenen Daten dienen zum Vergleich, damit die Anwendbarkeit der numerischen Methode überprüft werden kann.

Teilprojekt: Numerische Nah - Feld Modellierung

Das Projekt "Teilprojekt: Numerische Nah - Feld Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen durchgeführt. Die Hauptfragen dieses Verbundvorhabens sind (a) in welchem Umfang die dichteinduzierten bodennahen Strömungen in die Ostsee durch Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) beeinflusst werden.(b) Welchen Einfluss werden diese Änderungen auf das in die Ostseebassins wie Bornholm und Gotland fließende sauerstoffreiche Nordseewasser haben? (c) Welche Vorschläge können den maßgebenden Behörden gegeben werden für die Lage, Auslegung und Umfang von OWEA? Bei OWEA wird hinter den im Wasser befindlichen Strukturen ein Nachlauf gebildet. In dem vom Institut für Strömungsmechanik der Universität Hannover zu bearbeitendenTeil dieser Studie werden die in unmittelbarer Nähe zur Struktur induzierten Störungen numerisch untersucht. Das Ziel ist, die Breite und Länge der Störung einschließlich der erhöhten Mischungseigenschaften mit einem 3D - dimensionalen Modell zu berechnen. Dies beinhaltet eine detaillierte Untersuchung der Turbulenzgenerierung und -dissipation in einer geschichteten Umgebung hinter einem Pfahl. Die Ergebnisse werden Ingenieuren und Wissenschaftlern durch Veröffentlichungen und Darstellungen bei internationalen Konferenzen zur Verfügung gestellt.

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