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Neuartiges Konzept zum Bau von kostengünstigen geothermischen Bohrungen mit Electro Pulse Power Technologie, Teilvorhaben: Entwicklung des Steuerungs- und Messmoduls für eine EPP-CwD-System

Die Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland, wie Triebhausgasneutralität bis 2045 und die Dekarbonisierung der Energiewirtschaft, werden nur durch einen Ausbau der Geothermie als grundlastfähige, regenerative Energiequelle ermöglicht. Der wirtschaftliche Erfolg von Geothermieprojekten wird maßgeblich durch die Bohrkosten bestimmt. Diese sind eng mit der verfügbaren Bohrtechnik verknüpft. In dem für die Geothermie relevanten harten Grundgebirge bohren die derzeit eingesetzten konventionellen Bohrwerkzeuge nur sehr langsam und verschleißen schnell. Infolgedessen entstehen Bohrkosten bis mehreren 10 Mio. EUR und somit ein enormes finanzielles Risiko. In einem mehrstufigen Entwicklungsprojekt konnte ein innovatives Bohrsystem auf Basis des Elektroimpulsverfahren (EIV) entwickelt und erprobt. Das EIV nutzt die zerstörende Wirkung elektrischer Entladungen zum Lösen des Gesteins. Mechanische Kräfte sind für den Prozess nicht notwendig. Die zugehörigen Versuche zur Erprobung des Verfahrens und des EIV-Bohrsystems geben die wirtschaftlichen Vorteile zu erkennen. Das Projekt DEEPLIGHT greift diesen Stand der Technik auf und überführt ihn in ein neues Komplettierungsverfahren, das Casing-Drilling. Dadurch, dass keine mechanischen Kräfte für das Werkzeug benötigt werden, stehen Leistungsreserven für den gleichzeitigen Einbau der Stützverrohrung (Casing) zur Verfügung. Bisher konnte das Casing-Drilling noch zu keinem Durchbruch entwickelt werden, da die Übertragung der Werkzeugkräfte ein wesentliches Hindernis darstellen. Durch die Kombination mit dem EIV wird dieses Hindernis umgangen. In enger Zusammenarbeit der internationalen und interdisziplinären Partner wird ein Bohrsystem entwickelt und erprobt, dass analog zu konventionellen Werkzeugen an vorhandenen Bohranlagen eingesetzt werden kann. Durch den simultanen Ablauf von Bohren und Verrohren wird die Zeit zur Erstellung von Geothermiebohrungen gesenkt und somit die Wirtschaftlichkeit von Geothermieprojekten verbessert.

Qualitätsorientierte und energiebedarfsreduzierte Anlagentechnik für die LIB- und NextGen-Produktion in Mini-Environments, QueEn - Qualitätsorientierte und energiebedarfsreduzierte Anlagentechnik für die LIB- und NextGen-Produktion in Mini-Environments

Hermann-Hesse-Bahn - Einbau einer Trennwandkonstruktion zum Fledermausschutz in und vor die Bestandstunnel Forst und Hirsau

Das geplante Vorhaben ist Bestandteil des Gesamtvorhabens der Wiederinbetriebnahme des Abschnitts Weil der Stadt – Calw der „Württembergischen Schwarzwaldbahn“ (Strecke 4810) als Hermann-Hesse-Bahn. Der Betrieb auf dem genannten Streckenabschnitt wurde 1989 eingestellt. Der Landkreis Calw hat den Abschnitt Weil der Stadt – Calw zum 01.01.1994 von der Deutschen Bahn übernommen und strebt seitdem eine erneute Wiederaufnahme des Bahnbetriebs auf dem landkreiseigenen Streckenabschnitt an. Derzeit ruht auf diesem der Verkehr. Der Streckenabschnitt ist jedoch weiterhin eisenbahnrechtlich gewidmet und nicht von Bahnbetriebszwecken freigestellt. Seit 01.01.2017 zeichnet der Zweckverband Hermann-Hesse-Bahn für das Vorhaben verantwortlich. Gemäß seiner Verbandssatzung hat der Zweckverband mittlerweile auch das Eigentum an der bestehenden Infrastruktur vom Landkreis übernommen. Die baulichen Maßnahmen des geplanten Vorhabens, für die die Planfeststellung beantragt wurde, erstrecken sich auf die Gemeinde Althengstett, Gemarkung Althengstett und die Stadt Calw, Gemarkung Calw und umfassen folgende bauliche Änderungen: Tunnel Forst mit Voreinschnitten - Lageänderung Gleistrasse von km 36,2+72 bis 37,1+75 - Einbau Trockenlöschleitung und Tunnelsicherheitsbeleuchtung - Neubau Rettungstreppe im östlichen Voreinschnitt des Tunnels Forst zur Anbindung des auf der Landesstraße (L183) gelegenen Rettungsplatzes - Neubau Trennwandkonstruktion zum Fledermausschutz im gesamten Tunnel Forst - Neubau Einhausung zum Fledermausschutz in den Voreinschnitten des Tunnels Forst auf einer Länge von 80 m vor (km 36,2+91 bis 36,3+71) und 80 m nach (km 37,0+67 bis 37,1+47) dem Tunnel Tunnel Hirsau mit Voreinschnitten - Lageänderung Gleistrasse von km 43,6+82 bis 44,4+20 - Einbau Trockenlöschleitung und Tunnelsicherheitsbeleuchtung - Neubau ca. 950 m langer Rettungszufahrt von km 42,6+00 bis 43,5+48 - Neubau Rettungsplatz bei km 43,6+00 - Neubau Trennwandkonstruktion zum Fledermausschutz im gesamten Tunnel Hirsau - Neubau Einhausung zum Fledermausschutz in den Voreinschnitten des Tunnels Hirsau auf einer Länge von 140 m vor (km 43,6+20 bis 43,7+60) und 80 m nach (km 44,3+14 bis 44,3+94) dem Tunnel Im Zuge der Umsetzung des Vorhabens finden Eingriffe in Natur und Lanschaft statt. Die Realisierung hat insbesondere Auswirkungen auf verschiedene Fledermausarten. Die Vermeidung und Minimierung sowie der Ausgleich soll durch ein umfangreiches Maßnahmenbündel erfolgen. Dieses Bündel erstreckt sich über die Gemeinde Althengstett und die Stadt Calw hinaus auf folgende Städte und Gemeinden: Pforzheim, Horb, Bad Wildbad, Eutingen im Gäu, Neubulach, Neuweiler, Simmersfeld, Altensteig, Haiterbach, Nagold, Mötzingen, Bondorf, Gäufelden, Jettingen, Wildberg, Gechingen, Ostelsheim und Weil der Stadt.

Katrin Eder: „Maßnahmenbündel gegen Schäden durch Saatkrähen soll zur Konfliktlösung beitragen“

Erster Handlungsleitfaden zeigt Maßnahmen zum Umgang mit Schäden durch Saatkrähen – Maissilage lässt Populationen wachsen – Fehlende hohe Bäume in der Landschaft fördern Anwachsen der Populationen in Städten – Allgemeinverfügung soll letale Entnahme erleichtern „Auch, wenn sich die Bestände der Saatkrähe nach dem dramatischen Rückgang in den 1970er-Jahren in einigen Regionen in Rheinland-Pfalz erholt haben, gilt die Saatkrähe auf europäischer Ebene als gefährdet und hat damit einen gesetzlichen Schutzstatus. Ihre Zunahme führt auch zu immer mehr Konflikten, sowohl in der Landwirtschaft als auch innerhalb von Orten. In einem Handlungsleitfaden versuchen wir daher alle Interessen zu berücksichtigen“, so Klimaschutzministerin Katrin Eder am heutigen Mittwoch. Der erste Handlungsleitfaden wurde im Auftrag des Klimaschutzministeriums von der Staatlichen Vogelschutzwarte im Landesamt für Umwelt (LfU) erstellt. Er zeigt den Ist-Zustand sowie präventive und aktive Maßnahmenempfehlungen zur Lösung dieses Mensch-Tier-Konfliktes auf und soll je nach neusten Erkenntnissen und aktueller Datenlage, etwa aus den Einträgen im Meldeportal Vogelschäden, fortgeschrieben werden. Derzeit gibt es vor allem in Rheinhessen, der Vorderpfalz und im Raum Zweibrücken Saatkrähenkolonien von teilweise über 1.000 Brutpaaren. In Höhenlagen wie beispielsweise im Westerwald sind sie hingegen kaum anzutreffen. Insgesamt ist die Zahl der Brutpaare auf etwa 12.500 Brutpaare in ganz Rheinland-Pfalz angewachsen. Der Winterbestand beläuft sich aktuell in Rheinland-Pfalz auf durchschnittlich 16.000 Individuen. Die Populationszunahme beruht dabei auf verschiedenen Ursachen: Eine Auswertung im Handlungsleitfaden zeigt, dass im Süden von Rheinland-Pfalz einige der großen Kolonien von Saatkrähen in der Nähe von Biogasproduzenten liegen. Dort lagert in der Regel Fahrsilage, etwa aus Mais – und steht den Krähen ganzjährig als „Kraftfutter“ zur Verfügung. Eine natürliche Nahrungsknappheit in den Wintermonaten besteht demnach nicht – was dazu führt, dass die Wintersterblichkeit sich verringert und damit auch mehr Jungvögel aufgezogen werden. Fehlende hohe Bäume in der Landschaft, wie etwa Pappeln, sorgen außerdem dafür, dass sich die Saatkrähen Schutz und Brutplätze in der Stadt auf Platanen suchen. Innerorts haben sie keine Fressfeinde, wie den Uhu. Lärm und Licht stören die Tiere nicht. Anwohnerinnen und Anwohner fühlen sich durch die Rufe, Verkotung und herabfallendes Nestmaterial zunehmend gestört. Landwirtinnen und Landwirte melden Schäden bis hin zu Ernteausfällen. Dies betrifft vor allem frische Mais- oder Zuckerrübenaussaaten und den Obstbau, vor allem Kirschanbauflächen. Leitfaden stellt neue Maßnahmen vor Neben den bereits praktizierten Maßnahmen zeigt der „erste Handleitungs-Leitfaden Saatkrähe Rheinland-Pfalz“ auch neue Ansätze auf. Zu den bereits angewendeten gehören etwa zahlreiche Präventivmaßnahmen vor und während der Aussaat. Im Obstbau wird die Einhausung von Obstbäumen mit Netzen empfohlen. Auch der Einsatz von Knallschussanlagen und die letale Vergrämung durch den Abschuss einzelner Saatkrähen ist möglich, bedarf jedoch der behördlichen Genehmigung, die sich auf Grundlage dieses Handlungsleitfadens vereinfachter begründen lässt. Als neue Maßnahme stellt das 40-seitige Papier den Schutz von Saatkrähen-Kolonien in ausgewählten Bereichen außerhalb von Ortschaften vor. Dies könnte beispielsweise über die Ausweisung geschützter Landschaftsbestandteile erfolgen, in denen es hohe Bäume – und damit Brutplätze für die Tiere gibt. Mitunter werden die Tiere illegal vergrämt – was dann wiederum zu Abwanderungen führt – und zu noch mehr Krähen in Ortslagen. Durch den gezielten Schutz von konfliktarmen Kolonien kann vermieden werden, dass die Tiere zum Brüten in Siedlungen einwandern. Neu ist außerdem der Vorschlag für eine Allgemeinverfügung zur letalen Vergrämung. So muss nicht jeder betroffene Betrieb für seinen Bereich eine Ausnahmegenehmigung beantragen. Damit wird die Genehmigung zum Abschuss von Krähen per Ausnahme sowohl für die Landwirtinnen und Landwirte als auch für die Verwaltung vereinfacht. Das Verfahren soll präventiv ernste landwirtschaftliche Schäden vermeiden. Eingetretene Vogelschäden können über das „Meldeportal Vogelschäden“ übermittelt werden ( https://www.isip.de/isip/servlet/isip-de/regionales/rheinland-pfalz/regionsuebergreifend/vogelschaeden ). Über die Sommermonate sind zusätzlich weitere fachliche Abstimmungen mit dem Landwirtschaftsministerium geplant, etwa zu ackerbaulichen Maßnahmen und zu solchen, wie Fahrsilos besser abgedeckt werden können. Der Leitfaden ist hier einsehbar: https://lfu.rlp.de/natur/staatliche-vogelschutzwarte-rheinland-pfalz/handlungsleitfaden-saatkraehe

Entwicklung von preiswerten, schalldaemmenden Wandelementen (Fensterelemente, Trennwaende, Maschinenkapselungen)

Ziel: Schalldaemmende Wandelemente (wie Trennwaende und Raumteiler, ferner Kapselungen von lauten Maschinen, sowie Fensterelemente, bestehend aus Fenster, Tuer, Luefter, Rollkasten) mit einem preiswerten Schalldaemmwert, das heisst optimales dB/Preis-Verhaeltnis. Der Nachteil der handelsueblichen Elemente ist ihr hoher Preis, ferner keine Abstimmung zwischen den Teilelementen, so dass 'schwache' und 'starke' Elemente nebeneinander eingesetzt werden. Die Fahrerkabinen von LKW und Baumaschinen sind nicht ausreichend vom Motor und Getriebe schallisoliert. Vorliegende Ergebnisse: Preiswerter Schallschutz mit neuen Rolladen-Fenster-Elementen.

Radialverdichter mit betriebsbereichserweiterndem Casing Treatment für effiziente wasserstoffbasierte Power-to-X-Technologien

Wasserstoff nimmt in der zukünftigen Energieversorgung einen wichtigen Stellenwert ein. Zur Verdichtung und Verflüssigung von Wasserstoff und anderen Energieträgern werden häufig Radialverdichter als Anlagenkomponente eingesetzt. Diese sind aufgrund ihrer hohen Stufendruckverhältnisse, ihrer Robustheit, ihrer niedrigen Investitionskosten sowie der guten Regelbarkeit besonders geeignet. Eine Erweiterung ihres stabilen Betriebsbereiches ist aufgrund der fluktuierenden Überschüsse der erneuerbaren Energien durch den zusätzlichen Einsatz eines Casing Treatments (CT) wünschenswert. Im Rahmen dieses Vorhabens wird ein CT für eine industrielle Radialverdichterstufe mit Vorleitrad (VIGV) ausgelegt und in den bestehenden Prüfstand integriert. Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen dem Laufrad und dem CT muss der Aspekt der Instationarität bereits in der Auslegung berücksichtigt werden, um ein effektives Design zu entwickeln. Aus diesem Grund wird die Auslegung bzw. Optimierung erstmalig mit Hilfe eines Frequenzbereichsverfahrens durchgeführt werden. Die Verwendung effizienter Simulationsverfahren ermöglicht es, komplexe instationäre Problemstellungen auch mit hoher Anzahl an freien Parametern mit vertretbaren Ressourcenaufwand zu lösen. Die experimentellen Messkampagnen untersuchen erstmalig, in welchem Maße bei verschiedenen Drehzahlen die Kennfeldbreite des Radialverdichters mithilfe der Kombination aus CT und VIGV erweitert wird. Es soll geklärt werden, inwiefern der Vordrall des VIGVs die Wirksamkeit des CTs beziehungsweise die Stabilität der Stufe beeinflusst. Von besonderem Interesse sind der Entstehungsort und der Mechanismus der Strömungsphänomene, die zur Stabilitätsminderung führen. Zuletzt wird der Einfluss des CTs auf den Wirkungsgrad des Radialverdichters untersucht. Die gleichzeitig durchgeführten instationären Strömungssimulationen vervollständigen das physikalische Verständnis der geplanten Messkampagne.

Qualitätsorientierte und energiebedarfsreduzierte Anlagentechnik für die LIB- und NextGen-Produktion in Mini-Environments

HyFaB-Stack Industrialisierung für Großserien, Teilvorhaben: Entwicklung eines serientauglichen Konzepts für die Verspannung und Einhausung von Brennstoffzellenstacks

Verschleißfeste, optisch strukturierte Werkzeugbeschichtungen zur Erzeugung hochwertig anmutender Kunststoffkomponenten aus Recyclingmaterialien

Nitratreduzierende mikrobielle Gemeinschaften aus porösem Gestein und Klüften im verkarsteten und geklüfteten Grundwasserleiter des Einzugsgebiets der Bronnbachquelle (Südwestdeutschland)

Verkarstete, zerklüftete unterirdische Aquifere sind wichtige Trinkwasserquellen. Der Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft hat jedoch zu einer Nitratinfiltration geführt. Der Konsum von nitrathaltigem Trinkwasser könnte zu gesundheitlichen Problemen führen, und die Europäische Union hat festgelegt, dass die Stickstoffkonzentration im Trinkwasser weniger als 50 mg/L betragen muss, um trinkbar zu sein. In landwirtschaftlich genutzten Regionen liegen die Nitratkonzentrationen jedoch häufig über diesem Grenzwert. So wurden beispielsweise im Einzugsgebiet der Ammer (Deutschland) Nitratkonzentrationen von bis zu 60 mg/l gemessen, während die Abflussgebiete nur 1 mg/l Nitrat enthielten. Diese Konzentrationsunterschiede lassen auf eine intensive Denitrifikation schließen. In unterirdischen oligotrophen Umgebungen können Mikroorganismen die Nitratreduktion mit der Eisen-/Schwefeloxidation koppeln. Die Bestimmung räumlicher Hot Spots, in denen Mikroben eine wichtige Rolle bei der Denitrifikation im Untergrund spielen, ist eine Herausforderung, und es ist daher nicht bekannt, ob die Denitrifikation nur in Klüften oder auch in der porösen Gesteinsmatrix stattfindet. Wir haben Gesteinskerne aus 70 m Tiefe entnommen - der gesättigten Zone der Bronnbachquelle (Deutschland). Das einzigartige Bohrloch ohne Verrohrung diente der Errichtung einer Grundwassermessstelle. Das erste Ziel dieses Projekts besteht darin, die Taxonomie und die funktionellen Fähigkeiten der denitrifizierenden Mikroorganismen zu bestimmen, die das Karbonatgestein bewohnen. Das zweite Ziel ist die Charakterisierung der mikrobiellen Besiedlung Pyrit-haltiger künstlicher und natürlicher poröser Gesteinsmatrixen und der Pyritoxidationsrate durch Laborexperimente. Für diese In-vitro-Studie werden Mikroorganismen verwendet, die zuvor aus Karbonatgestein angereichert wurden und die die Nitratreduktion mit (Eisen/Schwefel)-Oxidation verbinden. Das dritte Ziel besteht darin, die In-situ-Pyrit-Oxidationsrate in den künstlichen und natürlichen porösen Gesteinsmatrixen zu bestimmen. Dies wird durch die langfristige Inkubation von Pyrit-haltigen mikrobiellen Fallen (MTDs; mit Gesteinsmatrixen) im neu installierten Grundwasserbrunnen und durch die Überwachung der Veränderungen in der Zusammensetzung und der Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaften, die die MTDs besiedeln, erreicht. Mittels der kombinierten Ergebnisse der Feld- und Laborarbeiten werden wir Folgendes ermitteln: i) die ökologischen Nischen der nitratreduzierenden Mikroorganismen im Grundwasserleiter des Einzugsgebiets der Bronnbachquelle, ii) die wichtigsten Mikroorganismen, die für den Nitratumsatz verantwortlich sind, iii) die Stoffwechseleigenschaften und Funktionen der nitratreduzierenden Mikroorganismen, iv) das Potenzial der Denitrifikanten, die poröse Gesteinsmatrix zu besiedeln, v) die Faktoren, die die Effizienz der Denitrifikation beeinflussen, und v) die Pyritoxidationsrate innerhalb der porösen Gesteinsmatrix.

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