Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Biogeophysik durchgeführt. Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht seit Oktober 2010 einen Energiemix bei der Stromerzeugung für 2050 vor, bei dem der Anteil erneuerbarer Energien auf 80 % gesteigert wird. Bislang sind die deutschen Stromnetze nicht flächendeckend auf den Transport des Stroms aus erneuerbaren Energien ausgelegt. Demzufolge sind große Infrastrukturmaßnahmen geplant, die mit erheblichen Einwirkungen auf das Schutzgut Boden durch die Verlegung der Kabel verbunden sein werden. Neben Veränderungen in der Bodenstruktur führen Erdkabel auch zu einer erheblichen Wärmeabgabe an den umliegenden Boden. Die Zusammenhänge und Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, die Ertragsfähigkeit des Standortes durch alternative bodenschonende Baumaßnahmen sowie mögliche thermische Verluste der Erdkabel sind nur unzulänglich erforscht. Ziel des Projektes ist, statistisch abgesicherte Daten zum Einfluss von Erdkabeltrassen auf landwirtschaftliche Böden und Nutzpflanzen zu erheben und zu evaluieren. Die übergeordneten Ziele fügen sich in die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und politischen Ziele zum Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland und leisten einen wesentlichen Erkenntnisgewinn, der durch die angewandten Methoden auf andere Standorte übertragbar ist.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften (340), Fachgebiet Allgemeiner Pflanzenbau (340a) durchgeführt. Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht seit Oktober 2010 einen Energiemix bei der Stromerzeugung für 2050 vor, bei dem der Anteil erneuerbarer Energien auf 80 % gesteigert wird. Bislang sind die deutschen Stromnetze nicht flächendeckend auf den Transport des Stroms aus erneuerbaren Energien ausgelegt. Demzufolge sind große Infrastrukturmaßnahmen geplant, die mit erheblichen Einwirkungen auf das Schutzgut Boden durch die Verlegung der Kabel verbunden sein werden. Neben Veränderungen in der Bodenstruktur führen Erdkabel auch zu einer erheblichen Wärmeabgabe an den umliegenden Boden. Die Zusammenhänge und Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, die Ertragsfähigkeit des Standortes durch alternative bodenschonende Baumaßnahmen sowie mögliche thermische Verluste der Erdkabel sind nur unzulänglich erforscht. Ziel des Projektes ist, statistisch abgesicherte Daten zum Einfluss von Erdkabeltrassen auf landwirtschaftliche Böden und Nutzpflanzen zu erheben und zu evaluieren. Die übergeordneten Ziele fügen sich in die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und politischen Ziele zum Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland und leisten einen wesentlichen Erkenntnisgewinn, der durch die angewandten Methoden auf andere Standorte übertragbar ist.
Das Projekt "Die Strukturen der Tagionosphären von Mars und Venus: Vergleich und Interpretation eines schnellen und flexiblen Modells mit laufenden Beobachtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln e.V. durchgeführt. Die Beobachtungen der Radio Science Experimente Mars Express Radio Science, Mars Global Surveyor Radio Science und Venus Express Radio Science liefern eine sehr große Datenbasis für die Elektronendichteverteilung der Tagionosphäre von Mars und Venus. In der Laufzeit des Original-Antrags erfolgte die Ableitung von Profileigenschaften/Umgebungsparametern und die Entwicklung eines schnellen, flexiblen zeitunabhängigen photochemischen Modells der ionosphärischen Elektronendichte (IonA-1) für Mars (Neutralatmosphäre: Mars Climate Database) und Venus (Neutralatmosphäre: VenusGRAM). Der Vergleich der beobachteten und modellierten MaRS und VeRa Parameter des ionosphärischen Hauptmaximums (M2/V2) ergaben für Mars global eine exzellente Übereinstimmung, aber nicht für Venus (unrealistische VenusGRAM Neutralatmosphäre, Peter et al., 2014). Für die Modellierung kleinskaliger Ionosphärenmerkmale wird jedoch die individuelle Übereinstimmung der jeweiligen M2/V2 Höhen und Breiten benötigt, da dies auf Ähnlichkeiten zwischen realer und Modellatmosphäre zur Zeit der Beobachtung hinweist. Für die Modellierung von Meteorschichten unterhalb der Sekundärschicht M1/V1 wurden Fallstudien mit entsprechenden MaRS Profilen in Kombination mit einem Modell für Meteorschichten (IonA/MSDM) durchgeführt. MSDM berücksichtigt die Deponierung von Mg und Fe in eine Atmosphäre und simuliert die Bildung von Metallionen durch Photoionisation/Ladungsaustausch. Ein zusätzlich entwickeltes hydrostatisches 1D Modell der Neutralatmosphäre für ionosphärischen Höhen (NIA) bildet als flexiblere Neutralatmosphäre mit kleinskaligem Höhengitter die Basis für die Anwendung von IonA auf einen größeren Beobachtungsdatensatz. Die Weiterentwicklung von IonA-1 zu einem zeitabhängigen photochemischen Modell mit komplexem Reaktionsschema (Iona-2) ermöglicht die Modellierung von ionosphärischen Ionen. Der Fortsetzungsantrag soll NIA und IonA-2 koppeln, um ein detaillierteres Verständnis der Wechselwirkung zwischen den Ionosphären und Neutralatmosphären in ionosphärischen Höhen zu erreichen. Die Radio Science Beobachtungen der unteren Neutralatmosphäre erfolgen fast zeitgleich mit den Ionosphärenbeobachtungen und bietet so eine erste Abschätzung der Neutraldichte für NIA. Das gekoppelte Modell der Neutralatmosphäre/Ionosphäre mit konsistenter Berechnung der Neutral, Ionen- und Elektronentemperaturen (a) deckt den transportdominierten Bereich der Ionosphäre oberhalb von M2/V2 ab, (b) liefert eine realistischere Modellierung der Anomalien unterhalb von M1/V1, (c) schätzt den Beitrag der sekundären Ionisation in M1/V1/M2/V2 ab, (d) liefert Erklärungen für den sog. Bulge, eine anomale Anhäufung von Elektronen in der Topside und (e) stellt mögliche Zustände der Neutralatmosphäre in ionosphärischen Höhen während der Beobachtungen zur Verfügung. Der letzte Punkt dient der Weiterentwicklung von globalen Zirkulationsmodellen, besonders für Venus, da die Datenlage im entsprechenden Höhenbereich sehr schlecht ist.
Das Projekt "Forschungscampus Mobility2Grid: Effiziente und vernetzte Systeme für die klimaneutrale Stadt." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hubject GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektverbundes ist die Entwicklung von effizienten und vernetzten Verkehrs- und Energiesystemen für die klimaneutrale Stadt. Ziel der Hubject GmbH im Projekt ist es zu erforschen, welchen Beitrag eine Roamingplattform und deren Rollenmodell sowie die Automatisierung von Ladevorgängen (Plug and Charge) zur Transformation der Mobilität und des Verkehrssystems unter Berücksichtigung des Energiesystems leisten kann. Die konkreten Ziele sind zum einen die Entwicklung und Umsetzung von Smart-Charging-Konzepten, die eine optimierte, automatisierte Steuerung von Ladevorgängen unter Berücksichtigung von Nutzerpräferenzen - im Idealfall prädiktiv -, und die effiziente Nutzung verfügbarer regenerativer Energie und den stabilen Zustand des Netzes ermöglichen. Zum anderen wird auch die Umsetzung des bidirektionalen Ladens angestrebt und seine Funktion im Gesamtsystem untersucht. Ein wichtiger Forschungsaspekt ist, wie dabei bestehende Normen und Schnittstellen angewendet und weiterentwickelt werden können. Die Ergebnisse beinhalten hierbei sowohl konzeptuelle Analysen als theoretische Vorarbeit und wissenschaftliche Beiträge in Form von White Papern, die prototypische Umsetzung der Anwendungen im Labor sowie zu Ende des Projekts die flächenmäßige Umsetzung in den Transferarealen zur Erforschung der Skalierbarkeit.
Das Projekt "Energiemanagement für Supercap-Brennstoffzellenfahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe durchgeführt. Eine Brennstoffzelle als Primärenergiequelle mit einem Doppelschichtkondensator (Supercap) als Zwischenspeicher zu kombinieren ist ein vielversprechender Ansatz für zukünftige Elektrofahrzeuge. In Kooperation mit einem Fahrzeughersteller wurden verschiedene Strategien für ein Energiemanagement für die Kombination einer Brennstoffzelle mit einem Doppelschichtkondensatormodul entworfen und verglichen. Basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit und Beschleunigung werden verschiedene Fahrzeugzustände bezüglich kinetischer Energie und Leistungsbedarf unterschieden. In Abhängigkeit von der verfügbaren Leistung von Supercaps und Brennstoffzelle wird eine optimale Leistungsaufteilung zwischen den beiden Energiequellen ermittelt. In Bremsphasen wird durch Rekuperation Energie zurückgewonnen und in den Supercaps gespeichert. Wenn die Supercaps vollgeladen sind oder ihre maximale Ladeleistung erreicht haben, übernehmen mechanische Bremsen die übrige Ladeleistung. Da diese Situation zu einem Energieverlust führt, sollte sie möglichst vermieden werden. Um immer die notwendige Beschleunigungsleistung und gleichzeitig auch ein Maximum an Rekuperation zu garantieren, wird der Ladezustand der Supercaps kontinuierlich und dynamisch an die kinetische Energie des Fahrzeugs angepasst. Verschiedene Strategien wurden in Matlab/Simulink mit einem Stateflow-Chart zur Abbildung der Zustände implementiert. Die verfügbare Supercapleistung wird mit Hilfe eines impedanzbasierten Modells für Supercaps berechnet. Mit diesen Strategiemodellen können die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Strategien verglichen und die Einflüsse von Parametern untersucht werden. Ziel eines Energiemanagements ist es, den Wasserstoffverbrauch zu minimieren und die notwendige Leistung zu jeder Zeit sicherzustellen. Bei der Bewertung der Strategien wird der Wasserstoffverbrauch, die verlorene Bremsenergie und eine mögliche Geschwindigkeitsreduzierung verglichen. Mit einer optimalen Strategie können bis zu 23 Prozent Wasserstoff während eines definierten Fahrprofils gespart werden.
Das Projekt "First-principles kinetic modeling for solar hydrogen production" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Theoretische Chemie durchgeführt. The development of sustainable and efficient energy conversion processes at interfaces is at the center of the rapidly growing field of basic energy science. How successful this challenge can be addressed will ultimately depend on the acquired degree of molecular-level understanding. In this respect, the severe knowledge gap in electro- or photocatalytic conversions compared to corresponding thermal processes in heterogeneous catalysis is staggering. This discrepancy is most blatant in the present status of predictive-quality, viz. first-principles based modelling in the two fields, which largely owes to multifactorial methodological issues connected with the treatment of the electrochemical environment and the description of the surface redox chemistry driven by the photo-excited charges or external potentials.Successfully tackling these complexities will advance modelling methodology in (photo)electrocatalysis to a similar level as already established in heterogeneous catalysis, with an impact that likely even supersedes the one seen there in the last decade. A corresponding method development is the core objective of the present proposal, with particular emphasis on numerically efficient approaches that will ultimately allow to reach comprehensive microkinetic formulations. Synergistically combining the methodological expertise of the two participating groups we specifically aim to implement and advance implicit and mixed implicit/explicit solvation models, as well as QM/MM approaches to describe energy-related processes at solid-liquid interfaces. With the clear objective to develop general-purpose methodology we will illustrate their use with applications to hydrogen generation through water splitting. Disentangling the electro- resp. photocatalytic effect with respect to the corresponding dark reaction, this concerns both the hydrogen evolution reaction at metal electrodes like Pt and direct water splitting at oxide photocatalysts like TiO2. Through this we expect to arrive at a detailed mechanistic understanding that will culminate in the formulation of comprehensive microkinetic models of the light- or potential-driven redox process. Evaluating these models with kinetic Monte Carlo simulations will unambiguously identify the rate-determining and overpotential-creating steps and therewith provide the basis for a rational optimization of the overall process. As such our study will provide a key example of how systematic method development in computational approaches to basic energy sciences leads to breakthrough progress and serves both fundamental understanding and cutting-edge application.
Das Projekt "Micro-scaled hydraulic heterogeneity in subsoils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Nutrient and water supply for organisms in soil is strongly affected by the physical and physico-chemical properties of the microenvironment, i.e. pore space topology (pore size, tortuosity, connectivity) and pore surface properties (surface charge, surface energy). Spatial decoupling of biological processes through the physical (spatial) separation of SOM, microorganisms and extracellular enzyme activity is apparently one of the most important factors leading to the protection and stabilization of soil organic matter (SOM) in subsoils. However, it is largely unknown, if physical constraints can explain the very low turnover rates of organic carbon in subsoils. Hence, the objective of P4 is to combine the information from the physical structure of the soil (local bulk density, macropore structure, aggregation, texture gradients) with surface properties of particles or aggregate surfaces to obtain a comprehensive set of physical important parameters. It is the goal to determine how relevant these physical factors in the subsoil are to enforce the hydraulic heterogeneity of the subsoil flow system during wetting and drying. Our hypothesis is that increasing water repellency enforces the moisture pattern heterogeneity caused already by geometrical factors. Pore space heterogeneity will be assessed by the bulk density patterns via x-ray radiography. Local pattern of soil moisture is evaluated by the difference of X-ray signals of dry and wet soil (project partner H.J. Vogel, UFZ Halle). With the innovative combination of three methods (high resolution X-ray radiography, small scale contact angle mapping, both applied to a flow cell shaped sample with undisturbed soil) it will be determined if the impact of water repellency leads to an increase in the hydraulic flow field heterogeneity of the unsaturated sample, i.e. during infiltration events and the following redistribution phase. An interdisciplinary cooperation within the research program is the important link which is realized by using the same flow cell samples to match the spatial patterns of physical, chemical, and biological factors in undisturbed subsoil. This cooperation with respect to spatial pattern analysis will include the analysis of enzyme activities within and outside of flow paths and the spatial distribution of key soil properties (texture, organic carbon, iron oxide content) evaluated by IR mapping. To study dissolved organic matter (DOM) sorption in soils of varying mineral composition and the selective association of DOM with mineral surfaces in context with recognized flow field pattern, we will conduct a central DOM leaching experiment and the coating of iron oxides which are placed inside the flow cell during percolation with marked DOM solution. Overall objective is to elucidate if spatial separation of degrading organisms and enzymes from the substrates may be interconnected with defined physical features of the soil matrix thus explaining subsoil SOM stability and -dynami
Das Projekt "Diffusion and advection with sorption of anions, cations and non-polar molecules in organo-clays at varying thermo-chemical conditions - validation by analytical methods and molecular simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. The sorption of anions in geotechnical multibarrier systems of planned high level waste repositories (HLWR) and of non-ionic and organic pollutants in conventional waste disposals are in the center of recent research. In aquatic systems, persistent radionuclides such as 79Se, 99Tc, 129I exist in a form of anions. There is strongly increasing need to find materials with high sorption capacities for such pollutants. Specific requirements on barrier materials are long-term stability of adsorbent under various conditions such as T > 100 C, varying hydrostatic pressure, and the presence of competing ions. Organo-clays are capable to sorb high amounts of cations, anions and non-polar molecules simultaneously having selectivity for certain ions. This project is proposed to improve the understanding of sorption and desorption processes in organo-clays. Additionally, the modification of material properties under varying chemical and thermal conditions will be determined by performing diffusion and advection experiments. Changes by sorption and diffusion will be analyzed by determining surface charge and contact angles. Molecular simulations on models of organo-clays will be conducted in an accord with experiments with aim to understand and analyze experimental results. The computational part of the project will profit from the collaboration of German partner with the group in Vienna, which has a long standing experience in a modeling of clay minerals.
Das Projekt "Teilvorhaben: Geschäftsmodellentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Lehrstuhl für Controlling durchgeführt. Ziel des Projekts EMoT ist es, ein zentrales System für das Monitoring und die Steigerung der Qualität von Ladevorgängen für Elektrofahrzeuge zu etablieren, um das Nutzererlebnis beim Laden nachhaltig zu verbessern. Durch die erweiterten Anforderungen und Ansprüche an den zukünftigen Ladevorgang, wie z.B. die vollautomatisierte Initiierung und Durchführung via Plug & Charge sowie der zukünftig notwendigen vollständigen Integration in das Energienetz, wird sich die Komplexität durch die Anzahl der Systeme in der Prozesskette weiter erhöhen. Das Projekt EMoT soll aufzeigen, durch welche Maßnahmen aktuelle und zukünftige Standards eingehalten werden können, um die Komplexität beherrschbar zu machen und wie durch die Gewährleistung von Kompatibilität und Interoperabilität die Investitionssicherheit etablierter Lösungen erhöht und sichergestellt werden kann. Im Teilvorhaben soll zunächst die Geschäftsmodellierung anhand des Business Model Canvas erfolgen. Eine Endkundenbefragung soll darüber hinaus den aktuellen Status von Ladevorgängen aus Nutzersicht herausarbeiten und die dabei auftretenden Probleme identifizieren. Darauf aufbauend soll ein Kosten- und Bewertungsmodell entwickelt werden, welches das qualitativ erstellte Business Modell in quantitative, messbare Größen überführt. Der Status Quo der Standards und Systeme wird erfasst, Ladevorgänge werden durch Kennzahlen quantifiziert und daraus entstehende (Transaktions-)Kosten bestimmt. Diese sollen schließlich durch das geschaffene Kennzahlensystem gesteuert und minimiert werden. Auf gesamtgesellschaftlicher Ebene wird neben der ökonomischen Dimension untersucht, inwiefern das Testzentrum und die ermittelten Ergebnisse auch ökologische bzw. gesellschaftliche Vorteile begünstigen. Hierzu gehört bspw. eine verringerte Schadstoffbelastung aufgrund der Verbreitung von Elektromobilität.
Das Projekt "Teilvorhaben: Interoperabilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hubject GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts EMoT ist es, ein zentrales System für das Monitoring und die Steigerung der Qualität von Ladevorgängen für Elektrofahrzeuge zu etablieren, um das Nutzererlebnis beim Laden nachhaltig zu verbessern. Durch die erweiterten Anforderungen und Ansprüche an den zukünftigen Ladevorgang, wie z.B. die vollautomatisierte Initiierung und Durchführung via Plug & Charge sowie der zukünftig notwendigen vollständigen Integration in das Energienetz, wird sich die Komplexität durch die Anzahl der Systeme in der Prozesskette weiter erhöhen. Das Projekt EMoT soll aufzeigen, durch welche Maßnahmen aktuelle und zukünftige Standards eingehalten werden können, um die Komplexität beherrschbar zu machen und wie durch die Gewährleistung von Kompatibilität und Interoperabilität die Investitionssicherheit etablierter Lösungen erhöht und sichergestellt werden kann. Das Teilvorhaben beschäftigt sich mit der Kompatibilität und der Interoperabilität von Ladesäulen, Fahrzeugen und Systemen. Hierzu erfolgt zunächst eine Ermittlung der wesentlichen Fehlerquellen bei Ladevorgängen durch die Auswertung der Daten aus der eRoaming Plattform. Zentrales Element für eine nachhaltige Verbesserung der aktuellen Situation ist das im Rahmen des Projekts entwickelte Monitoring- und Benchmarksystem, das für jeden Charge Point Operator die Qualität seiner Ladevorgänge im Vergleich zum Gesamtmarkt visualisiert und Vorschläge für die Verbesserung unterbreitet. Die Analyse typischer Fehlerquellen erfolgt in einem dafür errichteten Testzentrum anhand eines repräsentativen Schnitts von Ladesäulen, Fahrzeugen und Systemen. Dazu wird unabhängig voneinander die Kompatibilität von Ladesäulen und Fahrzeugen zu den entsprechenden Protokollen ermittelt und anschließend die Interoperabilität von Fahrzeugen und Ladesäulen getestet, typische Fehlerbilder ermittelt und Lösungsvorschläge durch best practice Implementierung für deren Vermeidung entwickelt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 103 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 103 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 103 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 71 |
| Englisch | 46 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 75 |
| Webseite | 28 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 72 |
| Lebewesen & Lebensräume | 74 |
| Luft | 66 |
| Mensch & Umwelt | 103 |
| Wasser | 49 |
| Weitere | 103 |