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Sentinel-5P TROPOMI – Ozone (O3), Level 3 – Global

Ozone vertical column density in Dobson Units as derived from Sentinel-5P/TROPOMI observations. The stratospheric ozone layer protects the biosphere from harmful solar ultraviolet radiation. Ozone in troposphere can pose risks to the health of humans, animals, and vegetation. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.

Monitoring, Betriebsoptimierung und Know-how-Transfer im Pfaff-Quartier Kaiserslautern, Teilvorhaben: Wärmeversorgungsoptionen und Transfer

Das Vorhaben EnStadtPfaff_2 monitort den Betrieb des Pfaff-Quartiers in Kaiserslautern, seiner Gebäude und Technologien. Einzelne Technologien werden im Betrieb untersucht und optimiert, wie das Niedertemperatur- Wärmenetz mit Abwärme-Einspeisung einer Kältemaschine, das bidirektionale Laden von E-Mobilen zur Stützung des Stromnetzes, die Kundenanlage zur Erhöhung der Eigenstromnutzung und die Nutzerfreundlichkeit digitaler Services. Weiter erfolgt der Transfer der Erkenntnisse aus der Quartiersentwicklung an lokale, regionale und überregionale Zielgruppen. Das Pfaff-Quartier ist ein 20 ha großes ehemaliges Fabrikgelände, das die Stadt Kaiserslautern zu einem modernen Mischquartier mit dem Ziel der Klimaneutralität entwickelt. Im vorausgehenden Leuchtturm-Vorhaben EnStadt:Pfaff wurden Energie-, Mobilitäts- und IKT-Konzepte für das Quartier erarbeitet und die Erstellung des Bebauungsplans begleitet. Im ersten Bauabschnitt wurden die Infrastruktur umgesetzt und zwei Bestandsgebäude energetisch saniert, eine Energiezentrale neu erstellt und innovative Technologien und Komponenten zur Erreichung der Klimaneutralität installiert. Werkzeuge und Leitfäden in den Bereichen Energie, Gebäude, Mobilität und Digitalisierung wurden entwickelt sowie die Prozesse der Quartiersentwicklung sozialwissenschaftlich untersucht. Ein Reallabor-Zentrum wurde erstellt, um mit verschiedenen Zielgruppen Lösungen weiterentwickeln zu können. Im Teilvorhaben werden die Wärmeversorgungsoptionen des Quartiers überprüft und neu bewertet. Ein Fokus liegt dabei auf der Identifikation nachhaltiger, effizienter Wärmeversorgungstechnologien sowie Untersuchung der bestehenden und neu zu bewertenden Potenziale unter Berücksichtigung heutiger Rahmenbedingungen. Es werden technische, organisatorische und prozessuale Erfahrungen aus EnStadt:Pfaff an Multiplikatoren und professionelle Marktakteure zur Beschleunigung der kommunalen Energiewende und zur Erreichung eines klimaneutralen Quartiers transferiert.

(Semi-) dezentrales Abwasserbehandlungssystem, TP1.1: Entwicklung und Optimierung der modularen WWR-Systeme

Entwicklung einer energieeffizienten und CO2-neutralen Produktion von E-Fuels mittels mikrowellengeneriertem Niedertemperatur-Plasma, KiezH2-Ryll - Entwicklung einer energieeffizienten und CO2-neutralen Produktion von E-Fuels mittels mikrowellengeneriertem Niedertemperatur-Plasma

Mit Sensoren für eine saubere Fahrweise

Die Motoren von Binnenschiffen gelten allgemein als ineffizient und dreckig - ihr Schadstoffausstoß gilt immer noch als zu hoch. Aber ist diese pauschale Aussage richtig? Die Ladungsmenge auf einem einzelnen Binnenschiff übertrifft diejenige von LKW und Bahn um ein Vielfaches, wodurch der Transport im Allgemeinen sehr effizient ist. Trotzdem ist der Schadstoffausstoß verhältnismäßig hoch, weshalb die Europäische Union die Grenzwerte für ausgestoßene Schadstoffe auch für die Binnenschifffahrt verschärfen wird. Im Rahmen des europäischen Forschungs- und Innovationsprogramms HORIZON2020 beteiligt sich die BAW am Vorhaben PROMINENT (promoting innovation in the inland waterways transport sector; http://www.prominent-iwt.eu/). Das Vorhaben hat zum Ziel, den Treibstoffbedarf und die Luftschadstoffemissionen der Binnenschiffe durch technische Maßnahmen und energieeffiziente Navigation zu reduzieren. Mit der Entwicklung eines Assistenzsystems erhält ein Schiffsführer Hinweise, wie er seinen Zielhafen treibstoffsparend und termingerecht erreichen kann. Dafür werden neben Motor- und Verbrauchsdaten von Schiffen auch Informationen zur Wassertiefe, Strömungsgeschwindigkeit und Wasserspiegellage für den zu befahrenden Flussabschnitt benötigt. Da präzise Peildaten und mehrdimensionale numerische Modelle nicht flächendeckend für alle Wasserstraßen innerhalb der EU verfügbar sind, rüstet die BAW Binnenschiffe mit Messgeräten zur Erfassung von Sohlenhöhen und Strömungsgeschwindigkeiten aus. Dabei werden gleichermaßen die Machbarkeit und der Aufwand für die Installation und den Betrieb der Sensorik bewertet. Die Reederei Deymann Management GmbH und Co. KG mit Sitz in Haren (Ems) unterstützt das Vorhaben, indem sie die Installation der Sensoren auf dem Großmotorgüterschiff (GMS) MONIKA DEYMANN gestattet. Das Schiff wurde im Juli 2016 in den Dienst gestellt. Die BAW hat in der Bauphase den Einbau und die Verkabelung der geplanten Sensoren mit der Reederei sowie der ausführenden Werft abgestimmt und durchgeführt. Das 135 m lange und 14,2 m breite GMS verkehrt derzeit im Liniendienst zwischen Antwerpen und Mainz. Es fährt in der Regel mit drei Lagen Containern, woraus ein mittlerer Tiefgang zwischen 1,8 m und 2,5 m resultiert. Für einen Umlauf Antwerpen - Mainz - Antwerpen werden sieben bis acht Tage benötigt, sodass das Schiff den Mittelrhein rund zweimal pro Woche passiert. Eine besondere Herausforderung ist es, von einem Binnenschiff aus die Strömungsgeschwindigkeiten im laufenden Schiffsbetrieb zu erfassen, da die Strömung im nahen Umfeld des Schiffes durch das Rückströmungsfeld gestört wird. Dessen Größe und Ausdehnung hängt insbesondere vom Gewässerquerschnitt und der Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser ab. Bei geringen Wassertiefen kann daher die Geschwindigkeit nicht vertikal unter einem Binnenschiff gemessen werden, wie es bei Messschiffen sonst üblich ist. (Text gekürzt)

Prozesswasserrecycling - innovative Prozesswasseraufbereitungsanlage

Das mittelständische Logistikunternehmen Neumann Transporte und Sandgruben GmbH & Co. KG gehört zur Neumann Gruppe GmbH mit Sitz in Burg und ist als Dienstleister in der Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft tätig. In Reesen (Sachsen-Anhalt) gibt es eine Schlackenassaufbereitungsanlage, in der die Asche aus Müllverbrennungsanlagen einen Nassaufbereitungsprozess durchläuft. Die Schlackenassaufbereitung ist ein sehr wasserintensiver Prozess, bei dem Abwässer mit hohen Salzfrachten entstehen. Bisher werden die prozessbedingten Abwässer aufwändig aufbereitet, per Straßentransport in eine Industriekläranlage befördert und entsorgt. Für den Aufbereitungsprozess der Schlacke werden Prozessfrischwassermengen benötigt, die aktuell dem Grundwasserreservoir entnommen werden. Um den Transportaufwand für die Abwässer zu vermeiden und die Grundwasserentnahme zu minimieren, plant das Unternehmen mittels innovativer Abwasseraufbereitung (Umkehrosmose) einen nahezu geschlossenen Stoffkreislauf zu schaffen. Gleichzeitig verbessert sich damit auch die Qualität des mineralischen Rückstandes, so dass von einer besseren Verwertbarkeit auszugehen ist. Das in der Umkehrosmose entstehende Konzentrat (Permeat) soll in einer Vakuumverdampfungsanlage am Standort des Müllheizkraftwerks Rothensee behandelt werden. Gleichzeitig können Synergien am Standort der Abfallverbrennungsanlage genutzt werden, wie bspw. die Abwärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung, das nahezu ammoniakfreien Destillats der Verdampferanlage für technische Zwecke und das Permeat der Umkehrosmose als Kühlwassernachspeisung für den Kühlturm. Die Innovation des neuen Verfahrens besteht darin, dass mittels Kombination und Weiterentwicklung bereits bestehender Recyclingverfahren erstmalig Prozesswasser aus der Schlackeaufbereitung behandelt und der Stoffkreislauf nahezu geschlossen werden kann. Insgesamt kann der Einsatz von Frischwasser nahezu vollständig ersetzt und weitgehend auf Grundwasserentnahmen verzichtet werden. Zusätzlich können Lärmemissionen, Energieverbrauch und Deponievolumen reduziert werden. Im Übrigen können mit der Umsetzung des Projekts jährlich 1.728 Tonnen CO2-Äquivalente, also etwa 86 Prozent, eingespart werden.

Monitoring und Überwachungstechnologie inkl. Entwicklung einer Validierungsmethodik, TP4.6: Entwicklung einer innovativen Optik für 2D-Fluoreszenzsonden

Die Induktion des umwelttechnischen Fortschritts durch umweltpolitischen Instrumenteneinsatz

Mit Hilfe von mikrotheoretisch fundierten umweltökonomischen Modellen wird der durch den Einsatz verschiedener umweltpolitischer Instrumente induzierte umwelttechnische Fortschritt modelliert. Interessant sind dabei insbesondere Probleme einer Second Best Welt, bei der neben den zu bekämpfenden Umweltproblemen andere Störungen des allokativen Systems bestehen. Dies können z.B. Spillover Effekte bei der Einführung von Innovationen, Abweichungen zwischen privater und sozialer Diskontrate oder Informationsasymmetrien sein.

Alternative Szenarien, innovative Technologien und Überwachungskonzepte für die Speicherung von Kohlendioxid unter dem Meeresboden, Vorhaben: Charakterisierung krustaler Stoffkreisläufe, biogeochemische Beobachtung und Modellierung der CO2-Injektion am Reykjanes-Rücken

Energetische Planung und adaptive Steuerung in Mixed Reality auf Basis von LiDAR-Scans für den Einsatz von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden, TP4: MR4Heatpump_IEG - Entwicklung einer adaptiven Steuerung für den optimierten Einsatz von Wärmepumpen

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