Das Ziel des FuE-Vorhabens ist die Erarbeitung von Leitlinien für geohydraulische und geotechnische Optimierung von Fischaufstiegsanlagen. Dafür werden abgeschlossene und laufende Ausbauvorhaben von FAA ausgewertet und zum Beispiel die Notwendigkeit einer Betonsohle untersucht.
Aufgabenstellung und Ziel
Die ökologische Durchgängigkeit ist bei den staugeregelten Flüssen der Bundeswasserstraßen durch ca. 250 Staustufen mit Stauhöhen bis ca. 10 m unterbrochen. Diese stellen für wandernde Fische und das Makrozoobenthos unüberwindbare Hindernisse dar. Um die Passierbarkeit flussaufwärts zu gewährleisten, ist an vielen Staustufen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) die Errichtung von Fischaufstiegsanlagen (FAA) vorgesehen.
Fischaufstiegsanlagen können entweder als Raugerinne oder in Form von aufeinanderfolgenden Becken konstruiert werden. Seitens der BAW empfohlene Bautypen sind fischpassierbare Raugerinne sowie Schlitzpässe, die zu den beckenartigen FAA zählen. Bei Schlitzpässen wird der insgesamt zu überwindende Höhenunterschied durch einen vertikal durchgehenden Schlitz in den Trennwänden der einzelnen Becken in kleine Wasserspiegeldifferenzen eingeteilt, die der Fisch überwinden kann (DWA-M 509 2014). Die Becken von Schlitzpässen werden i. d. R. in Massivbauweise als Trog mit geschlossener Betonsohle sowie Betonwänden erstellt. Schlitzpässe können, im Gegensatz zu fischpassierbaren Raugerinnen, bei Bedarf zumindest abschnittsweise als platzsparendes Kompaktbauwerk mit Wendelungen hergestellt werden (DWA-M 509 2014). Deshalb werden, insbesondere bei einem nachträglichen Einbau an bestehenden Querbauwerken, bei beengten Platzverhältnissen und bei großen Höhenunterschieden häufig Schlitzpässe geplant.
Erforderliche Maßnahmen zur Erbringung von Tragfähigkeits-, Gebrauchstauglichkeits- und Dauerhaftigkeitsnachweisen der FAA als Schlitzpass in Massivbauweise nach DIN 19702:2013-02, eine gegebenenfalls notwendige Auftriebssicherung der Baugruben- und Beckensohlen sowie die daraus resultierende Menge an zu verbauendem Stahlbeton führen zu einem hohen Aufwand und hohen Kosten für die Errichtung der Anlagen. Deshalb sollen Material- und Ausführungsalternativen bei den Beckenwänden und Trennwänden sowie der Gestaltung der Beckensohlen untersucht werden, durch die eine Aufwands- und Kosteneinsparung ermöglicht werden kann. Der Schwerpunkt soll auf der Verwendung einer offenen Sohle in der FAA anstelle einer Trogbauweise mit Betonsohle liegen.
Das Ziel der Untersuchung ist die Ableitung von maßgebenden Rahmenbedingungen, die für die Umsetzung der alternativen Bauweisen wichtig sind. Dabei soll herausgearbeitet werden, unter welchen hydraulischen, geohydraulischen, geotechnischen und bautechnischen Randbedingungen sich Bauweisen mit offener Sohle als geeignet erweisen und welche Vor- bzw. Nachteile sich aus den Bauweisen ergeben.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Die Erhaltung und Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit an Fließgewässern zählt zu den bedeutenden Umweltzielen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL). Zur Umsetzung der Vorgaben der EU-WRRL ist zur Herstellung der flussaufwärts gerichteten Durchgängigkeit die Erstellung von Fischaufstiegsanlagen an den Staustufen der staugeregelten Flüsse der Bundeswasserstraßen vorgesehen. Das Vorhaben ist darauf ausgelegt, Möglichkeiten zur Reduzierung des Bau- und ggf. Unterhaltungsaufwandes der als Schlitzpässe erstellten FAA zu untersuchen und wenn möglich die wirtschaftliche Bauweise und Ökologie der FAA zu steigern.
Im Projekt 'Liebesbrief' soll eine innovative Verschaltungstechnologie für schmalste Solarzellen auf Basis lasergebondeter und geschweißter Metallfolie entwickelt werden. Die Technologie kommt zellseitig vollständig ohne Busbars aus, was eine erhebliche Silbereinsparung verspricht. Modulseitig ersetzt sie Klebstoff, Lot, Blei, Kupferbänder und Flusssäure und verspricht damit potentiell erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich Kosteneinsparung und Umweltverträglichkeit. Weitere Vorteile sind die flexible und siliziumsparende Anordnung der Zellen sowie die sehr geringen Biegeradien. Das Teilvorhaben der InnoLas Solutions (ILS) konzentriert sich v. a. auf Konzeption, Aufbau und Erprobung einer Laser-Stringer-Anlage für eine automatisierte Pilotanlage. Des Weiteren soll eine Automationslösung zur Vereinzelung vom Hostwafer und das Handeln kleiner Zellen nach dem Zellteilungsprozess entwickelt werden. Hierzu erfolgt die Konzeption, Aufbau und Erprobung der Laser-Vereinzelungs-Automation.
Im Projekt 'Liebesbrief' soll eine innovative Verschaltungstechnologie für schmalste Solarzellen auf Basis lasergeschweißter Metallfolie weiterentwickelt und für den Einsatz in industrieller Massenfertigung tauglich gemacht werden. Die Technologie kommt ohne Busbars auf den Solarzellen aus, was eine erhebliche Silbereinsparung verspricht. Modulseitig ersetzt sie Klebstoff, Lot, Blei, Kupferbänder und Flussmittel und verspricht damit potentiell erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich Kosteneinsparung und Umweltverträglichkeit. Im Teilvorhaben werden die von den Projektpartnern entwickelten Prozesse und Maschinen unter den realen Bedingungen einer industriellen Solarlaminatfertigung überprüft und die Erfahrungen sofort zur weiteren Entwicklung an die Partner zurückgekoppelt. Dazu wird mit dem neuartigen Verfahren eine signifikante Menge an Solarlaminaten und -ziegeln gefertigt. Diese werden intensiven Alterungstests und Qualitätsprüfungen unterzogen und mit dem bestehenden Stand der Technik verglichen.
Zentrales Anliegen des Projektes Less Load Low Stress (L3S) ist es, Nachweise und Aussagen zur Stromrichterlebensdauer auf Basis von kaskadierten H-Brücken mit dem Fokus auf Batteriespeicher zu liefern, die in Verbindung mit fluktuierenden Erzeugern wie Solar- und Windkraftanlagen eingesetzt werden und sowohl eine AC- als auch DC-seitige Kopplung ermöglichen. Im Projekt soll theoretisch und experimentell nachgewiesen werden, dass eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit auch für Lösungen, die auf kaskadierten H-Brücken basieren, möglich sind. Die Universität Kassel untersucht dabei einzelne Komponenten der Leistungselektronik hinsichtlich ihrer Einflüsse im Bereich der Lebensdauer. Hierzu soll ein Prüffeld für Zyklentests aufgebaut und entsprechende Untersuchungen durchgeführt und ausgewertet werden. Neben Untersuchungen auf Bauteil- und Schaltungsebene untersucht die Universität Kassel zudem Skalierungseffekte der Großserienfertigung und soll untersuchen, welche Funktionalitäten innerhalb kaskadierter H-Brücken in einzelne integrierte Schaltungen zusammengefügt werden können und somit eine deutliche Kostenreduzierung erreicht werden kann.
Flying alternative trajectories for the benefit of ClimateF4ECLIM's primary aim is to advance aCCFs by integrating weather forecasts and climate science to address uncertainties tied to CO2, contrails, ozone, methane, and water vapor climate effects. This involves evolving aCCFs to version 2.0, broadening their geographical scope (currently limited to the North Atlantic), considering diverse weather and seasonal patterns, and incorporating various climate metrics. These advancements will feed into a climate service for the aviation community. Additionally, F4ECLIM will explore aviation's potential to reduce its climate impact through the development of robust flight planning algorithms. These algorithms will identify eco-efficient aircraft trajectories, assessing the associated climate impact reduction and costs. Backtesting procedures will be employed to scrutinize trajectories and climate models, providing insights into model specifications. The project will culminate in recommendations and the introduction of key performance indicators (KPIs) to guide stakeholders in implementing eco-efficient trajectories, reducing uncertainties, and advancing understanding of the non-CO2 impact of aviation for a greener future.