Das Projekt "Helmholtz-Allianz 'ENERGY-TRANS'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung durchgeführt. Gemeinsam mit den HGF-Partnern KIT, FZJ und UFZ wurde die HGF-Allianz 'Zukünftige Infrastrukturen der Energieversorgung - Auf dem Weg zu Nachhaltigkeit und Sozialverträglichkeit (ENERGY-TRANS)' eingeworben. In diesem Vorhaben wird die Entwicklung der deutschen Energieversorgung als sozio-technisches System betrachtet. Während einer Projektlaufzeit von 5 Jahren sollen die technischen Aspekte der Energiewende gezielt im Zusammenhang mit den zugehörigen gesellschaftlichen Prozessen betrachtet werden. Zusätzliche Kompetenz auf gesellschaftswissenschaftlichem Gebiet wurde durch die gleichberechtigte Integration der Universität Stuttgart (ZIRN), Universität Magdeburg (Institut für Psychologie), FU-Berlin (Forschungsstelle für Umweltpolitik) und ZEW-Mannheim erreicht. Das gesamte Vorhaben wird vom KIT und der Universität Stuttgart administriert. Das Vorhaben gliedert sich in etwa 20 Einzelprojekte, von denen das größte 'Integrated Scenario Building' von der Systemanalyseabteilung des DLR koordiniert wird. Anders als bei den bisher von STB entwickelten Szenarien soll in diesem Projekt nicht nur nach einem Optimum des technisch und wirtschaftlich Machbaren gesucht werden, sondern es sollen auch die soziologischen Randbedingungen mit berücksichtigt werden. Prominentestes Beispiel für die neue Dimension der Forschung sind die aktuellen Probleme bei Aufbau, Genehmigung und Akzeptanz von Höchstspannungstrassen, welche aus technischer Sicht für eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien benötigt werden. Die soziologische Dimension ist auch bei vielen weiteren Fragen des Ausbaus technischer Infrastrukturen von Bedeutung. Dazu gehört die Abwägung, ob der Schwerpunkt einer zukünftigen Verkehrsinfrastruktur auf Biokraftstoffen, Wasserstoff (z.B. Brennstoffzelle) oder auf Elektrofahrzeugen gesetzt wer-den sollte. Die Arbeiten an dem Szenario-Projekt werden gemeinsam mit der Universität Stuttgart und dem FZJ durchgeführt. Innerhalb der HGF-Allianz ist STB an vier weiteren Projekten beteiligt, mit folgenden Themen: - Optimierung der räumlichen Verteilung und der Be- und Entladestrategie von Speichern - Auswirkungen eines deutschen Sonderweges bzgl. der Energiewende auf den Stromaustausch mit dem benachbarten Ausland einschließlich der zugehörigen Geldströme - Vertiefung bestehender Agentenmodelle für den Strommarkt - Untersuchungen zu Förderinstrumenten zugunsten erneuerbarer Energien.
Das Projekt "KI - I4C: Intelligence for Cities - KI-basierte Anpassung von Städten an den Klimawandel - von Daten über Prädiktion zu Entscheidungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. Heute lebt über 75 % der deutschen Bevölkerung in Städten. Ein großer Anteil des Bruttoinlandprodukts wird hier erwirtschaftet. Städte sind empfindliche Knotenpunkte des Lebens und Handels. Extreme Wetterereignisse, wie sie aufgrund des Klimawandels verstärkt auftreten werden, stellen die Städte zunehmend vor Herausforderungen, sei es durch Hochwasser, Hitzewellen oder Sturmereignisse. Eine Anpassung an die veränderten Bedingungen ist zum langfristigen Schutz unserer Bevölkerung und der Wirtschaftsfähigkeit unumgänglich. Digital-ökologische Innovationen können bei der Kapazitätsbildung für Klimaanpassung einen enormen Beitrag leisten. Aufgrund der Komplexität der Stadtsysteme kommt den Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) eine besondere Rolle zu. Durch KI können komplexe Berechnungen, wie kurzfristige und lokal verortete Vorhersagen von Extremereignissen, langfristige Projektionen von Risiken als Planungsgrundlage oder intelligente Echtzeitsteuerung effizient und zuverlässig umgesetzt werden. Bei diesen Herausforderungen setzt I4C an. Aufgebaut wird eine KI-gestützte Prozesskette, die am Ende Maßnahmen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit von Städten an Extremereignisse liefert. Im Fokus stehen die negativen Auswirkungen von Hitze, Wasser und Wind. Mit meteorologischen Prozessmodellen und Klimasimulationen werden für Wärmebelastung, Hochwasser und Sturmschäden anfällige Bereiche in Städten identifiziert. Die Belastungssituationen und die damit verbundenen Auswirkungen werden in einem semantischen, gebäudeauflösenden 3D-Modell simuliert, quantifiziert und visualisiert. Expert*innen schlagen auf der Grundlage der Simulationen konkrete Maßnahmen vor, die systematisch bei Politik, Recht und Planung ansetzen und deren Auswirkungen evaluiert werden können. Automatisch abgeleitet werden zudem Steuerungselemente z.B. der Gebäudeautomation. Ethische Betrachtungen zur Implementierung von KI und reziproker Wissenstransfer überspannen das gesamte Vorhaben.
Das Projekt "KI - I4C: Intelligence for Cities - KI-basierte Anpassung von Städten an den Klimawandel - von Daten über Prädiktion zu Entscheidungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Informatik, Lehrstuhl für Mustererkennung und Bildverarbeitung durchgeführt. Heute lebt über 75 % der deutschen Bevölkerung in Städten. Ein großer Anteil des Bruttoinlandprodukts wird hier erwirtschaftet. Städte sind empfindliche Knotenpunkte des Lebens und Handels. Extreme Wetterereignisse, wie sie aufgrund des Klimawandels verstärkt auftreten werden, stellen die Städte zunehmend vor Herausforderungen, sei es durch Hochwasser, Hitzewellen oder Sturmereignisse. Eine Anpassung an die veränderten Bedingungen ist zum langfristigen Schutz unserer Bevölkerung und der Wirtschaftsfähigkeit unumgänglich. Digital-ökologische Innovationen können bei der Kapazitätsbildung für Klimaanpassung einen enormen Beitrag leisten. Aufgrund der Komplexität der Stadtsysteme kommt den Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) eine besondere Rolle zu. Durch KI können komplexe Berechnungen, wie kurzfristige und lokal verortete Vorhersagen von Extremereignissen, langfristige Projektionen von Risiken als Planungsgrundlage oder intelligente Echtzeitsteuerung effizient und zuverlässig umgesetzt werden. Bei diesen Herausforderungen setzt I4C an. Aufgebaut wird eine KI-gestützte Prozesskette, die am Ende Maßnahmen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit von Städten an Extremereignisse liefert. Im Fokus stehen die negativen Auswirkungen von Hitze, Wasser und Wind. Mit meteorologischen Prozessmodellen und Klimasimulationen werden für Wärmebelastung, Hochwasser und Sturmschäden anfällige Bereiche in Städten identifiziert. Die Belastungssituationen und die damit verbundenen Auswirkungen werden in einem semantischen, gebäudeauflösenden 3D-Modell simuliert, quantifiziert und visualisiert. Expert*innen schlagen auf der Grundlage der Simulationen konkrete Maßnahmen vor, die systematisch bei Politik, Recht und Planung ansetzen und deren Auswirkungen evaluiert werden können. Automatisch abgeleitet werden zudem Steuerungselemente z.B. der Gebäudeautomation. Ethische Betrachtungen zur Implementierung von KI und reziproker Wissenstransfer überspannen das gesamte Vorhaben.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SolarSpring GmbH durchgeführt. Hauptziel des Vorhabens ist es, die Membrandestillationsmodultechnik um den Betrieb mit Vakuum zu erweitern, da dies signifikante Verbesserungen der Effizienz mit sich bringt. Die in den MD-Modulen eingesetzten Materialien müssen resistent gegenüber dem eingesetzten Speisenwasser was ebenfalls den Bedarf einer angepassten Materialauswahl mit sich bringt. Des Weiteren, wird eine MD-Anlage konstruiert die für die im Vorhaben spezifizierte Anwendung, der Aufbereitung von Haldensickerwässern, angepasst ist und von K-UTEC in das Gesamtsystem integriert wird. Wichtige Schritte zur Erreichung dieser Ziele werden im Einzelnen sein- - Materialauswahl- und Membranerprobung im Technikum - Herstellung einfacher Prototypen Membrandestillationsmodule für Versuchszwecke - Anpassung der Modulgeometrien an die verfahrenstechnische Aufgabenstellung - Bau der Membrandestillationsmodule für die Pilotanlage auf der Basis von Polymermembranen - Konzeptentwicklung zum Scale-up für industrielle Anwendungen Die Materialauswahl erfolgt mit bereits bekannten Lieferanten von flachen Polymermembranmaterialien. Nach einer Anpassung der Prototypenproduktion bei SolarSpring, werden nach erfolgreichem Materialtest, einfache Modulprotypen hergestellt, die laufend von K UTEC hinsichtlich ihrer Eignung untersucht werden. Notwendige Änderungen werden fortlaufend übernommen, sodass für die Pilotanlage ein vakuumgeeignetes MD-Modul in geeigneter Konfiguration definiert und produziert werden kann. Dieses wird dann einer der Wunschkapazität entsprechenden Anzahl in den MD-Anlagenteil implementiert. Ein weiteres Ziel des Vorhabens von SolarSpring ist das Design und die Umsetzung der Steuerung für das gesamte Pilotsystem. Dies Erfolgt in enger Absprache auf Basis des endgültigen Anlagenschemas und unter Berücksichtigung aller Einzelkomponenten. Der Bau und die Installation des Schaltkastens und die Verbindung mit allen Sensoren und Aktoren gehört ebenfalls zu dieser Aufgabe.
Das Projekt "Ecology of arid savannas based on the patch dynamics paradigm by means of simulation modelling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Ökologie durchgeführt. Verbuschung ist die Unterdrückung krautiger Vegetation durch holzige, für Vieh meist ungenießbare, Arten. Diese Reduzierung der Tragfähigkeit und Biodiversität von Savannen ist ein weitverbreitetes ökonomisches und ökologisches Problem. An Hand eines neuen Paradigmas, das Savannen als patch-dynamische Systeme bestehend aus vielen Gebieten in verschiedenen Übergangsstadien zwischen holziger und krautiger Dominanz betrachtet, möchte ich die Funktionsweise arider Savannen untersuchen. Verbuschung ist in diesem Rahmen ein integraler Bestandteil der Savannendynamik der auf niedrigem Level gehalten, aber nicht vollständig vernichtet werden kann und sollte. Es werden statistische Analysen räumlicher Baumverteilung mit dynamischen, räumlich expliziten, Modellen von Savannendynamik kombiniert. Durch diese Kombination können übliche, durch lange Zeitskalen in den Dynamiken verursachte, Schwierigkeiten bei der Untersuchung von Pflanzendynamik in ariden Gebieten gelöst werden. Langfristig sollen die Ergebnisse dieser ökologischen Forschungen mit ökonomischen Modellen kombiniert werden, um verschiedene Managementstategien für Viehfarmen zur Minimierung der Verbuschung in patch-dynamischen Savannen zu untersuchen. Modellierer und Feldbiologen sollen während des gesamten Vorhabens eng zusammenarbeiten.
Das Projekt "Teilprojekt: Tiefe Geothermie im innerstädtischen Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Sektion Geophysik durchgeführt. Die Stadtwerke München (SWM) planen in Ihrem Konzept zur Energiewende bis zum Jahr 2025 -- über das aktuell im Aufbau befindliche Projekt Schäftlarnstraße mit geplant sechs Bohrungen hinaus -- drei weitere Geothermieanlagen zur Wärmegewinnung in den wasserführenden Horizont des oberen Jura (ca. 2500 - 3000 m Teufe) im Münchener Stadtgebiet. Dieses äußerst ambitionierte Vorhaben, das Signalwirkung für die gesamte Geothermiebranche hat und haben wird, bedarf einer großen Zahl von Innovationen nicht nur in der Erschließung und dem Betrieb dieser Anlagen, sondern auch im Verständnis, der Überwachung und der Prognose der möglichen Schütterwirkungen im Stadtgebiet beim Auftreten von Erdbeben. Die Ziele des hier vorgeschlagenen Teilprojekts sollen dabei helfen, einen möglichst erschütterungsfreien Betrieb der geothermalen Kraftwerke im unmittelbaren Stadtgebiet zu ermöglichen und die Unsicherheiten bei der Beurteilung der Schütterwirkung zu reduzieren. Das hier vorgeschlagene Teilprojekt ruht im Prinzip auf drei Säulen: Ursachenermittlung - Wirkungseinschätzung - Überprüfung.
Das Projekt "Teilvorhaben FH Westküste" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Westküste, Institut für die Transformation des Energiesystems (ITE) durchgeführt. Das Kopernikus-Projekt ENSURE erforscht in einem ganzheitlichen Ansatz neue Energienetzstrukturen für die Energiewende. Im Mittelpunkt steht die Klärung der Frage, wie zentrale und dezentrale Energieversorgungselemente im Gesamtsystem ausgestaltet sein müssen. In einer netztechnischen Demonstration wird die Machbarkeit ausgewählter Forschungsergebnisse realisiert, d.h. es erfolgen die praktische Umsetzung der entwickelten systemischen Konzepte und die Erprobung neuer Technologien. Die FH Westküste erforscht im Projekt anwendungsorientierte Betriebsprozessbeschreibungen und Schutzkonzepte, die für die Demonstrationsphase übertragbar sind. Sie erforscht mittels sozioökonomischen Netzwerkanalysen die Stakeholderstrukturen zu den Pilotanlagen und unterstützt damit die Öffentlichkeitsarbeit und den Stakeholder-Dialog. Die FH Westküste begleitet die Pilotanlagen und erforscht die neuen Einsatzbereiche. Dabei konzentriert sich die FHW auf die an die Standorte und Pilotanlagen angepassten Mess- und Schutzkonzepte, die messtechnische Begleitung sowie die Auswertung der Erprobungsphase und übernimmt die Aufgabe der Evaluierung der Ergebnisse hinsichtlich der erwarteten Einsatzfähigkeit. Die FHW leistet damit einen Beitrag zum Nachweis der Nachhaltigkeit der beim Pilotvorhaben vorgesehenen Technologien und der verbundenen Prozesse. Die Gesamt-Vorhabensbeschreibung (GVB) des Projektes wird zentral von der Vorhabens-Koordinierungsstelle eingereicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Produktives, robustes und sicheres Laserstrahlschweißen und Prüfen von Elektrolyseur-Komponenten - AWElaser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIAS Bremer Institut für Angewandte Strahltechnik GmbH durchgeführt. Im Verbundvorhaben INSTALL AWE wird die Industrialisierung der alkalischen Elektrolyse auf verschiedenen Ebenen vorangetrieben. So wird einerseits an einer komplett neuen Stack- und Zellentwicklung geforscht, um die nächste Technologie-Generation der alkalischen Elektrolyse zu entwickeln. Zusätzlich wird die für eine industrielle Serienfertigung notwendige Optimierung der Lieferkette angestrebt. Durch den Einsatz von Robotik und Automatisierung werden sowohl die Fertigung als auch die heutzutage manuelle Montage optimiert. Das Ziel ist es, damit die Kapazität der Elektrolyseurfertigung zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten der Herstellung zu senken. Dieses Vorhaben AWElaser soll die Effizienz hinsichtlich des Energiebedarfs und der Ressourcenausnutzung, den Automatisierungsgrad und die Produktivität der gesamten schweißtechnischen Fertigung bei der Herstellung von Elektrolyseur-Komponenten steigern und somit wesentlich zur Zielerreichung des Verbundvorhabens beitragen. Hierfür sollen neuartige hocheffiziente Laserstrahlschweißprozesse automatisierbar und gleichzeitig hinsichtlich hoher Prozessgeschwindigkeit und Prozesssicherheit (weiter-)entwickelt werden. Die prozesstechnischen laserbasierten Ansätze umfassen den gezielten Einsatz neuartiger Laserstrahlquellen sowie innovativer Verfahrenskonzepte für die verschiedenen Schweißaufgaben bei der Halbschalenfertigung. Bei der Umsetzung der Prozessüberwachung, Prozessregelung und Nahtkontrolle steht die Nutzung von Synergien auf Seiten der in-line erfassten Sensordaten im Fokus, wobei Machine-Learning-Ansätze den Nutzungsgrad der gewonnenen Daten maximieren sollen. Diese Synergie führt dazu, dass im Rahmen dieses Vorhabens nicht nur eine hocheffiziente, berührungslose zerstörungsfreie Post-Process-Kontrolle der Bauteile, sondern ebenfalls eine Kombination mit einer In-line-Kontrolle erarbeitet, evaluiert und erprobt werden soll.
Das Projekt "(EU42) Verbesserung der Sickerwasserqualität durch langfristige Schadstofffixierung auf Deponien der Klasse III mittels gezielter Befeuchtung: Praktische Umsetzung der Ergebnisse aus dem Vorhaben 'Stoffbilanz und Deponieverhalten am Beispiel der SAD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz durchgeführt. Die gezielte Befeuchtung durch Infiltration von Wasser oder deponieeigenem Sickerwasser gilt für Deponien oder Deponieabschnitte, auf denen Abfälle mit hohen organischen Anteilen lagern, als Stand der Technik, um zur Beschleunigung der Abbauprozesse und zur Verbesserung des Langzeitverhaltens der Deponie beizutragen. Langjährige Untersuchungen (14 Jahre) auf der Sonderabfalldeponie Raindorf haben gezeigt, dass sich ein Niederschlagszutritt in zweierlei Hinsicht vorteilhaft auf die Schadstofffixierung im Abfallkörper auswirkt: Die Bildung schwerlöslicher Minerale, die Schwermetalle langfristig fixieren, wird beschleunigt und über den gesamten Abfallkörper ausgedehnt. Leichtlösliche Salze werden aus dem Abfallkörper ausgetragen, wodurch sich die Salzfracht des Sickerwassers nachhaltig reduziert. Beide Effekte, ausgelöst und gefördert durch Niederschlagszutritt, lassen sich auch durch eine gezielte Befeuchtung einstellen und führen zu einer Verbesserung des Langzeitverhaltens einer Deponie und somit zu einer Minimierung der Belastungen, wie sie von der Deponieverordnung gefordert wird. Ziel des Vorhabens ist, die im Vorhaben S38 'Stoffbilanz und Deponieverhalten am Beispiel der Sonderabfalldeponie Raindorf' zu den Mechanismen von Fixierungsvorgängen gewonnenen Erkenntnisse gezielt in die Praxis umzusetzen und die Auswirkungen bzw. Anforderungen einer Befeuchtung von Deponien der Klasse III zu untersuchen. Die hierzu erforderlichen Untersuchungen sollen sowohl an Infiltrationssäulen im Technikum als auch parallel in einem Teilbereich der SAD Raindorf durchgeführt werden. Dieser Teilbereich, der seit Beginn der Ablagerung überdacht vorliegt und von dem die genaue Zusammensetzung bekannt ist, bietet ideale Voraussetzungen für exemplarische großflächige Untersuchungen zum Einfluss einer gezielten Befeuchtung des Deponiekörpers der Klasse III. Die im Rahmen dieses Vorhabens zu gewinnenden Erkenntnisse werden auch auf Deponien der Klasse I und II mit überwiegend mineralischen Abfällen, wie sie seit 1. Juni 2005 vermehrt im Entstehen begriffen sind, übertragbar sein. Das Vorhaben wird im Rahmen des Ziel-2-Programms Bayern 2000-2006 (Maßnahme Nr. 3.2.: Bodennutzung, Altlasten, Abfallwirtschaft) von der EU kofinanziert (http://www.stmwivt.bayern.de/EFRE/).
Das Projekt "Teilprojekt 1: Vorhabenkoordination und Bearbeitung wissenschaftlicher Fragen entlang des Projekts" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH durchgeführt. Der Versandhandel weist seit Jahren ein kontinuierliches Wachstum auf. Produkte im Versandhandel werden dabei typischerweise in Einwegversandverpackungen verpackt, die nach dem Erhalt der Ware durch den Endverbraucher entsorgt werden. Dieses bestehende lineare System der Verpackungsweise führt zu einem relevanten Ressourcenverbrauch und entsprechenden Abfallmengen: Praxistaugliche Mehrwegsysteme für Versandverpackungen - wie sie im Vorhaben praxPACK entwickelt und erprobt werden sollen - können einen erheblichen Beitrag zur Reduktion des verpackungsbedingten Ressourcenverbrauch und der Abfallmengen leisten: Das bisher vorherrschende weitgehend lineare Verpackungssystem hohen Ressourceninanspruchnahmen und Abfallmengen (750.000 t PPK und 50.000 t Kunststoffe beim Endverbraucher). Effiziente Mehrwegsysteme können hier eine erhebliche Reduktion von Ressourcenverbrauch und Abfallmengen (und der jeweils verknüpften Umweltbelastungen) bewirken. Durch das Vorhaben wird ein Beitrag zur Etablierung und Verbreitung von Mehrwegsystemen im Versandhandel geleistet, um mittelfristig eine substanzielle Senkung des verpackungsbedingten Ressourcenverbrauchs zu erreichen. Hierfür werden im Rahmen des Vorhabens - praxistaugliche Anwendungen von ressourceneffizienten Mehrwegsystemen im Versandhandel entwickelt und pilothaft praktisch erprobt, - umfassende Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie die Geschäftsmodelle aller am Versandhandel beteiligten Akteure adaptiert werden müssen, damit die Nutzung der Mehrwegsysteme einzelwirtschaftlich tragfähig ist und - dieses Wissen soll systematisch und anwendungsorientiert aufbereitet und verfügbar gemacht, um weitere Akteure aus dem Versandhandel bei der Erprobung und Verbreiterung der Nutzung von Mehrwegsystemen zu unterstützen. Ökopol ist Verbundkoordinator für das Gesamt-Projekt, Leitet die Arbeitspakete 2, 4-6, organisiert Projektveranstaltungen und bearbeitet wissenschaftliche Fragestellungen entlang des Vorhabens.
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