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Optimierung der logistischen Funktion von UNESCO-Biosphärenreservaten zur Erreichung der globalen Nachhaltigkeitsziele – mit Fallstudien aus Südafrika, Lesotho und der Demokratischen Republik Kongo

Dieser Beitrag untersucht das Potenzial der logistischen Unterstützungsfunktion von Biosphärenreservaten der United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) in Hinblick auf ihren Beitrag zur Erreichung der globalen Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals – SDG). Der Schwerpunkt liegt dabei auf Forschung, Bildung und Jugendbeteiligung. Anhand einer Analyse ausgewählter Fallstudien aus der Republik Südafrika, dem Königreich Lesotho und der Demokratischen Republik Kongo wird aufgezeigt, dass Biosphärenreservate durch die Nutzung der logistischen Unterstützungsfunktion als Reallabore (living labs) für Forschung zu nachhaltiger Entwicklung, Bildung und Jugendbeteiligung dienen können und damit einen Beitrag zur Erreichung der SDG leisten. Dieses Potenzial wird jedoch häufig nicht hinreichend genutzt, u. a. weil Mittel und Kenntnisse hinsichtlich der Funktionen von Biosphärenreservaten begrenzt sind und geeignete Bildungs- und Partizipationsansätze nicht hinreichend genutzt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen schlagen wir vor, die Möglichkeiten von Biosphärenreservaten hinsichtlich inter- und transdisziplinärer Forschung, integrativer Bildung und Jugendpartizipation stärker zu nutzen.

Ländervergleichende Analyse des Gebietsschutzes im Serengeti-Mara-Ökosystem

Schutzgebiete tragen in unterschiedlichem Ausmaß zur Erhaltung der biologischen Vielfalt bei. Daher ist eine Bewertung nach der Evaluationsmethode des High Conservation Value (HCV) sinnvoll. Diese Methode berücksichtigt am Rande auch die Rolle des Parkmanagements, sei dieses klassisch nach dem ausschließenden Yellowstone-Prinzip oder modern und damit partizipativ. Basierend auf dem Modell der sozial-ökologischen Systeme wird in dieser Studie betrachtet, wie sich die unterschiedlichen Ansätze des Parkmanagements auswirken, wobei das weltweit bekannte Serengeti-Mara-Ökosystem als Fallstudie dient. Die involvierten Schutzgebiete haben eine lange Geschichte mit wechselnden Abgrenzungen, Naturschutzregimes, Landnutzungs- und Tourismuspolitiken sowie wiederkehrende sozio-politische Konflikte. Insbesondere der steigende Bevölkerungsdruck durch die Anrainer infolge hoher Geburtenraten und Binnenmigration sowie der damit einhergehende sich beschleunigende Landnutzungswandel werfen ernste Fragen bezüglich der langfristigen Resilienz des Ökosystems auf.

Erneuerbare Wärmenetze für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ländlicher Siedlungen

Der ländliche Raum stellt eine besondere Herausforderung für die Wärmewende dar. Während in den Städten auf einen deutlichen Ausbau der Fernwärme gesetzt wird, findet regenerative Nahwärmenetze in ländlichen Siedlungen bisher zu wenig Berücksichtigung in den Studien für die Wärmewende. Hier setzt das Projekt ruralHeat an. Das Projektziel ist zum einen die wissenschaftliche Begleitung von Planung und Umsetzung der solaren Nahwärme in Bracht und Rüdigheim sowie zum anderen die Übertragbarkeit auf andere ländliche Siedlungen. Die Innovation in Bracht und Rüdigheim liegt darin, dass über 70% des Wärmebedarfs durch Solarwärme in Verbindung mit einem saisonalen Wärmespeicher gedeckt wird. Somit ist die Solarthermie nicht mehr ein 'fuel saver', sondern der Hauptwärmeerzeuger. Komplettiert wird das System mit einer Großwärmepumpe zur Speicherentladung und zwei Holzkesseln für die Spitzenlast. Das 100% regenerative Nahwärmekonzept ist zudem günstiger und wesentlich schneller umsetzbar als Maßnahmen an Einzelgebäuden (energetische Sanierung, Umstellung der Heizung). Die wissenschaftliche Begleitung unterstützt die beiden Bürgergenossenschaften bei Planung und Bau durch Simulationen zum Betrieb und Regelung der komplexen Anlage. Die Ergebnisse aus den beiden Demonstrationsanlagen sollen anhand von 10 Fallstudien auf die Übertragbarkeit auf andere ländliche Gebiete geprüft werden. Hierbei werden auch weitere technologische und energiewirtschaftliche Konzepte für 100% erneuerbare Nahwärmelösungen betrachtet und verglichen. Aus den Erkenntnissen wird ein webbasiertes Vorauslegungstool entwickelt, dass interessierten Kommunen oder Bürgerinitiativen bereits im frühen Stadium (d.h. mit wenig Inputdaten) eine Vorauswahl möglicher Nahwärmelösungen auf Basis erneuerbarer Wärme ermöglicht. Das Ziel des Vorauslegungstools ist somit eine Lenkungswirkung hin zur EE-Wärme und eine Hilfestellung für Kommunen, um den Aufwand für die Betrachtung möglicher Varianten zu reduzieren.

Optimierte Verfahren zur Prognose vertikaler Netzlast unter Nutzung von maschinellem Lernen, Teilvorhaben: Modellierung und Vorhersage von Engpässen in vorgelagerten Netzen

Zu Beginn des Projekts werden Referenz-Modelle entwickelt die die Grundlage für die vergleichende Gegenüberstellung der entwickelten Lösungsansätze für die Modellierung und Prognose der vertikalen Netzlast darstellen. Die Bewertung des Betriebs in den Netzebenen erfolgt durch das DLR. Die realen Ausgangsdaten werden unter Berücksichtigung der Unsicherheitsbewertung und -propagation in die Zustandsbewertung des Netzes einbezogen. Die Arbeiten liegen hauptsächlich in der Modellierung und Simulation zur Vorhersage von Engpässen in vorgelagerten Netzen (110 kV). Dabei wird untersucht, welche Auswirkungen die EE-Einspeisung im gesamten Netzgebiet auf die VNL-Prognose haben könnten. In einer Fallstudie, basierend auf einem Ausschnitt eines realen Netzgebiets soll die verbesserte Methodik zur Engpassprognose demonstriert werden. Weiterhin werden meteorologischen Daten aufgearbeitet, die Ergebnisse aus den Simulationen als auch Anpassungen der Methodik bearbeitet und für die Verwendung in der VNL Prognose analysiert. Es soll ein Monitoringsystem zur VNL-Prognose in sich ändernden Wetterlagen entwickelt werden. Dazu werden noch weiter zu entwickelnde, kamerabasierte Methoden mit dem Einsatz von Satellitenbild-gestützten Verfahren mit herkömmlichen Prognosen (basierend auf Wettermodellen) verglichen. Der Vergleich fokussiert dabei die anfänglich als für den Redispatch relevant identifizierten Wettersituationen. Für die Bewertung des technischen und ökonomischen Nutzens der neuen Prognosen werden geeignete Metriken definiert.

Modellhafte Untersuchungen arsen- und schwermetallbelasteter Bauelemente und Raumausstattungen in der Baudenkmalpflege

Zielsetzung: Historische arsen-, blei-, cadmium-, kobalt- oder quecksilberhaltige Verbindungen in Baudenkmälern und deren Ausstattungen werden heutzutage von der European Chemicals Agency (ECHA) toxikologisch als Schadstoffe bewertet. Auch frühere Holzschutzmittel auf Arsen-, Quecksilber- oder Chrombasis aus dem 18. bis frühen 20. Jahrhundert befinden sich in zu schützenden Holzkonstruktionen, Bauteilen und Raumelementen und bedeuten eine ernstzunehmende Gesundheits- sowie Umweltgefährdung. Während die Organochlorbiozide wie Lindan oder DDT bei der Thematik von Holzschutzmitteln in hölzernen Bauteilen und Konstruktionen im allgemeinen Bewusstsein angelangt und entsprechende Merkblätter zum Umgang und zur Dekontaminierung vorliegen, gerieten die früheren Biozide, die sich in ihrer Toxizität zu den Organochlorhaltigen unterscheiden, in Vergessenheit. Dabei sind gerade ihre gesundheitlichen Beeinträchtigungen nicht zu unterschätzen. Dies gilt auch für die folgenden, als Schadstoffe eingestuften Substanzen, die sich heutzutage noch in Innenräumen und deren Raumausstattungen befinden: quecksilberhaltige Wandspiegel, halb- und schwermetallhaltige Farbfassungen, beispielsweise mit Bleiweiß behaftete Wandvertäfelungen und Wände, welche offen liegen oder sich unter Umständen unter neuzeitlichen Anstrichen befinden. Das innovative Modellprojekt zielt auf die Erstellung eines entsprechenden Merkblattes der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e.V. ab. Das Merkblatt soll sich u.a. an PlanerInnen, HandwerkerInnen, RestauratorInnen sowie EigentümerInnen richten und Hilfestellungen beim Umgang mit kontaminierten Bauteilen und Objekten geben. Um ein derartiges Merkblatt erstellen zu können, sind umfangreiche Analysen / Nachforschungen zu den Hintergründen und historischen Zusammenhänge der ausgewählten Schadstoffe notwendig. Darüber hinaus gilt es, etablierte Analysenmethoden auf Ihre quantitative Belastbar-, Reproduzierbarkeit und Präzision hin zu überprüfen, innovative Methoden zu erarbeiten sowie restauratorische Umgangsmethoden zu erfassen und Best Case Szenarien zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes werden insgesamt zehn Gebäudeensembles als Fallstudien aus dem Raum Baden-Württemberg, Bayern, Sachsen und Thüringen untersucht.

Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz (ANK), Stärkung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Nord- und Ostsee - Fokus Guter Umweltzustand Eutrophierung

Die EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) und die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) erfordern die Erreichung bzw. Erhaltung des guten Umweltzustands von Nord- und Ostsee. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass ein effektiver Meeresschutz einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Dahinter steckt die Annahme, dass gesunde Küsten- und Meeresökosysteme mehr Kohlendioxid und Nährstoffe speichern können als anthropogen beeinträchtige Systeme. So führt z.B. die Eutrophierung zu vermehrtem Algenwachstum und einer Trübung des Wassers, die die Ausbreitung von Seegraswiesen beeinträchtigt, die größere Mengen an Kohlenstoff speichern. Andere Zusammenhänge sind weniger gut erforscht. So könnte es z.B. durch die Reduktion der Nährstoffeinträge und des in Folge abnehmenden Algenwachstums zu einer Reduktion des Transports von Kohlenstoff in die Meeressedimente kommen. Der gute Umweltzustand gemäß MSRL und der gute ökologische/ chemische Zustand gemäß WRRL sind anhand ausgewählter Indikatoren und ihrer Schwellenwerte klar definiert. Ziel des Vorhabens ist es, das Kohlenstoffs- und Nährstoffspeicherpotential im gegenwärtigen Zustand und im guten Umweltzustand auf der Basis von Monitoringdaten und Literaturstudien zu quantifizieren und zu vergleichen. Dies soll an ausgewählten, gut untersuchten Modellgebieten jeweils in den Küsten- und Meeresgewässern und in Nord- und Ostsee erfolgen. Der Fokus liegt zunächst auf der Eutrophierung, es sollen aber soweit auf der Basis der Datenlage möglich auch andere relevante Belastungen wie Schadstoffe und Baggergutentnahme untersucht werden. Auf der Basis der Untersuchungen der Modellgebiete soll eine Prognose des Kohlenstoffs- und des Nährstoffspeicherpotenzials für die gesamte Nord- und Ostsee im aktuellen und im guten Umweltzustand erarbeitet werden. Das Vorhaben soll darüber hinaus Empfehlungen erarbeiten, durch welche Maßnahmen sich das Kohlenstoffspeicherpotential von Nord- und Ostsee weiter stärken lässt.

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Dekarbonisierung des Verbrenner-Fahrzeugbestandes in Deutschland und Europa als globale Herausforderung

Bestandsfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden zukünftig, selbst bei hohen Neuzulassungsanteilen von E-Fahrzeugen in Deutschland (DE), der EU und global, relevante Mengen an Kraftstoffen benötigen. Für DE und mit geringerer Genauigkeit auch für die EU ist zu untersuchen, wie sich der Verbrennerbestand an Pkw und Nutzfahrzeugen und deren Fahrleistung angesichts des Flottenzielwerts von 0g in 2035 für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge sowie der CO2-Bepreisung im zeitlichen Verlauf entwickeln wird. Darüber hinaus sollen Maßnahmen und Instrumente identifiziert und quantifiziert werden, die geeignet sind um die Umstellung des Bestandes auf E-Fahrzeuge zu beschleunigen können. Es ist zu untersuchen, inwieweit es zu einem temporär größeren Neuzulassungsbedarf von E-Fahrzeugen kommen kann, wenn auch typische Gebrauchtfahrzeugkäufer*innen stärker auf ein neues E-Fahrzeug wechseln wollen. Aus der EU exportierte Verbrenner könnten die Erreichung der globalen Klimaziele gefährden. Diesbezüglich ist geplant, unter Berücksichtigung der Literatur zu untersuchen, ob bzw. unter welchen Rahmenbedingungen zur Erreichung der Klimaziele in ausgewählten globalen Regionen (Afrika, Südamerika) und dort charakteristischen Ländern in Fallstudien Elektrofahrzeuge in notwendiger Schnelligkeit eingeführt werden können oder ob bzw. unter welchen Konstellationen in diesen E-Fuels notwendig werden könnten . Hierzu sind Ökologische Wirkungen, Kosten und Folgewirkungen zu betrachten.

Erfolgreiche Gestaltung und Weiterentwicklung von bio-regionalen Wertschöpfungsnetzwerken

Die Schaffung bio-regionaler Wertschöpfungsketten und Netzwerke zielt neben der Stärkung des ökologischen Landbaus u.a. auf eine positive Entwicklung des Bio-Lebensmittelmarkts, Umweltschutz und die Stärkung der regionalen Wirtschaft ab. Trotz dieser breiten Zielstellung wurden Erfolgs- und Zielgrößen bio-regionaler Wertschöpfungsketten bislang zu eindimensional untersucht. Es fehlt beispielsweise eine systematische Erforschung von Erfolgsparametern in unterschiedlichen Phasen der Netzwerkentwicklung. Ebenso sind Erfolgsfaktoren zur Entwicklung bio-regionaler Wertschöpfungsnetzwerke bisher nur anhand ausgewählter Fallstudien analysiert worden. Das Projekt adressiert diese Lücke: Dazu werden bio-regionale Wertschöpfungsketten und Ökomodellregionen untersucht, die heterogene Rahmenbedingungen und produkt- und prozessbezogen verschiedene Schwerpunkte aufweisen sowie unterschiedlich stark entwickelt sind. Somit können übergreifende Erfolgsfaktoren und Hemmnisse destilliert und praxisorientierte Handlungsempfehlungen für Betriebe, Netzwerke und Politik abgeleitet werden.

Uncertainty of Monetary Valuation (WMS)

The points show locations of case studies used to calculate the monetary values of individual ES. The bivariate maps show extrapolated relative monetary values (yellow to green) and uncertainties (yellow to red) of the benefit transfer functions for the ES. : A ) food provision, B) water provision, C) climate regulation, D) extreme event regulation, E) recreation service and F) habitat service, G) raw material provision, H) provision of medicinal resources, I) waste treatment, J) erosion regulation, K) soil fertility regulation and L) maintenance of genetic diversity. Monetary values and uncertainties are grouped into different classes from low to high (in the legend the first number represents uncertainty and the second monetary values, e.g. 11= both low, 12= uncertainty low and monetary value medium, 32= uncertainty high and monetary value medium etc.). The classes were defined by equal interval distances for each ES separately. Major sources of uncertainties include errors resulting from the input data for the benefit transfer model, the model characteristics and the transfer error due to generalization. The latter, for instance, arises when values are transferred to other areas under the assumption that particular socio-environmental conditions, spatial or temporal scale are constant. For the ES food provisioning it is often assumed that agricultural productivity is the same for all croplands, regardless natural composition and anthropogenic management. These results show that although socio-economic indicators are often discussed for benefit transfer applications, the consideration of biophysical heterogeneity in ecosystems is most important.

Nachhaltige thermische Energieversorgungssysteme mit hohem Deckungsgrad für die Industrie, Teilvorhaben: Anomalieerkennung und charakteristische Abwärmeprofile

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