Das Projekt "Teilvorhaben: Restrike-XL: Abschätzung des Anwachseffekts aus Labor- und Feldversuchen sowie numerischer Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. XL-Monopiles sind sehr attraktive und ökonomische Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen. Als Pfahlinstallationsmethode erscheint die Vibrationsrammung als vorteilhaft, da 1) XL-Monopiles durch Einvibrieren wesentlich besser handhabbar sind, 2) Vorschädigungen am Pfahl durch die Installation vermieden werden und 3) die für Meeressäuger schädliche Schallemission deutlich vermindert wird. Bei Vibrationsrammungen wird davon ausgegangen, dass die bemessungsrelevanten Pfahltragfähigkeitswerte nicht erreicht werden und zusätzlich gerammt werden muss. Die aktuellen Bemessungsmethoden für Tiefgründungen wurden für gerammte Pfähle entwickelt. Es ist unklar, wie sich der Anwachseffekt, der nach Pfahlinstallation auftritt und die Pfahltragfähigkeit über die Standzeit positiv beeinflusst, von gerammten und vibrierten Pfählen unterscheidet. Um diese Kenntnislücke zu schließen wurden im Monopile-Testfeld Altenwalde im Jahre 2014 im 'VIBRO-PROJEKT' Pfahltests an einvibrierten und gerammten Monopiles durchgeführt. Nach ca. 3 Jahren Standzeit wurden 2017 an den gleichen Pfählen erneut dynamische Pfahlprobebelastungen durchgeführt und durch weitere Messungen des Set-Up XL-Monopile Restrike Monitoring begleitet. Diese einzigartige Datenbasis ist Grundlage dieses Projekts und erlaubt zum ersten Mal das Langzeitanwachsverhalten gerammter und vibrierter Pfähle von Offshore XL-Monopiles zu vergleichen und zu quantifizieren. Mit Hilfe weiterer Labor- und Feldversuche sowie numerischer Modelle werden die Ursachen und Wirkungen des Anwachseffekts untersucht. Dies ermöglicht eine Evaluierung der Pfahlbemessungsmethoden mit Berücksichtigung des Pfahlanwachseffektes sowie neue Modellansätze zur numerischen Prognose zu kalibrieren. Ein besseres Verständnis und eine bemessungstechnische Ausnutzung des Anwachseffektes haben hohe ökonomische und ökologische Vorteile. Das beantragte Projekt geht auf die spezifischen Besonderheiten des Baugrundes in der AWZ der Deutschen Nordsee ein.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technologische und wirtschaftliche Voruntersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule München, Studiengang Druck- und Medientechnik durchgeführt. Die Entwicklung von Erdeisspeichern ist ein Beitrag zur emissionsfreien regenerativen Wärmeversorgung Deutschlands. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der prinzipiellen Umsetzbarkeit. Dazu werden die energetischen Eigenschaften von Erdeisspeichern und deren Anwendbarkeit in der Energieversorgung analysiert und bewertet. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Speicherung von Latentwärme durch die Phasenumwandlung von Eis zu Wasser und umgekehrt im Boden. Damit werden Wärmespeicherkapazitäten für Abwärme aus unterschiedlichsten Quellen erschlossen und somit Energie+-Versorgungskonzepte für Gebäude und Quartiere ergänzt. Beispielsweise kann ein Erdeisspeicher im Winter als Wärmequelle für die Gebäudebeheizung und im Sommer als direkte Wärmesenke zur Kühlung genutzt werden. Fokussiert werden dabei die Kombination des Erdeisspeichers mit KWK und Low-Ex-Fernwärmenetzen sowie die Regeneration des Speichers durch Solar-, Umwelt- oder Abwärme. Im Rahmen des Vorhabens wird die Technologie der oberflächennahen Geothermie und der Wärmespeicherung durch Erdeisspeicher verknüpft. Dadurch wird ein Speicher mit hoher Speicherdichte, geringem Flächenverbrauch und geringen Kosten konzipiert. Durch den Erdeinbau können aufwendige Speicherbauten der klassischen Eisspeicher entfallen. Im vorliegenden Antrag sollen Einsatzmöglichkeiten für derartige Speicher untersucht werden (top down). Parallel dazu wird im Labor die Vereisung von Böden untersucht und ein simulationsfähiges Modell entwickelt (bottom up). Bisherige Erfahrungen und ergänzende Messungen aus dem Projekt '+Eins' stellen den Bezug zur Praxis her.
Das Projekt "Teilvorhaben: Einsatzszenarien, Laboruntersuchungen und Simulationsmodell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Bauklimatik, Professur für Bauphysik durchgeführt. Die Entwicklung von Erdeisspeichern ist ein Beitrag zur emissionsfreien regenerativen Wärmeversorgung Deutschlands. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der prinzipiellen Umsetzbarkeit. Dazu werden die energetischen Eigenschaften von Erdeisspeichern und deren Anwendbarkeit in der Energieversorgung analysiert und bewertet. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Speicherung von Latentwärme durch die Phasenumwandlung von Eis zu Wasser und umgekehrt im Boden. Damit werden Wärmespeicherkapazitäten für Abwärme aus unterschiedlichsten Quellen erschlossen und somit Energie+-Versorgungskonzepte für Gebäude und Quartiere ergänzt. Beispielsweise kann ein Erdeisspeicher im Winter als Wärmequelle für die Gebäudebeheizung und im Sommer als direkte Wärmesenke zur Kühlung genutzt werden. Fokussiert werden dabei die Kombination des Erdeisspeichers mit KWK und Low-Ex-Fernwärmenetzen sowie die Regeneration des Speichers durch Solar-, Umwelt- oder Abwärme. Im Rahmen des Vorhabens wird die Technologie der oberflächennahen Geothermie und der Wärmespeicherung durch Erdeisspeicher verknüpft. Dadurch wird ein Speicher mit hoher Speicherdichte, geringem Flächenverbrauch und geringen Kosten konzipiert. Durch den Erdeinbau können aufwendige Speicherbauten der klassischen Eisspeicher entfallen. Im vorliegenden Antrag sollen Einsatzmöglichkeiten für derartige Speicher untersucht werden (top down). Parallel dazu wird im Labor die Vereisung von Böden untersucht und ein simulationsfähiges Modell entwickelt (bottom up). Bisherige Erfahrungen und ergänzende Messungen aus dem Projekt '+Eins' stellen den Bezug zur Praxis her.
Das Projekt "Auswertung eruptionsdynamischer Daten des Mt. Erebus, Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Geophysik durchgeführt. Die Quantifizierung vulkanischer Eruptionsdynamik ist immer noch eine der großen Herausforderungen der geophysikalischen Vulkanologie. Quantitative in situ Daten werden benötigt, um existierende Modelle für den präerutiven Magmentransport zu verifizieren und um neue Modell hierfür zu entwickeln. In situ Daten können aber nur mit einem gut ausgebauten vulkanologischen Monitoringsystem, welches sich an einem regelmäßig eruptierenden offenen Schlotsystem befindet, aufgezeichnet werden. Systeme dieser Art sind auf der Erde relativ selten und die beste Lokation ist wahrscheinlich Mt. Erebus in der Antarktis, da hier bereits ein gut ausgebautes Monitoringsystem existiert. Im Rahmen dieses Antrags werden wir die notwendige Infrastruktur entwickeln, um während des antarktischen Sommers 2003/2004 ein Doppler Radargerät am Kraterrand des Mt. Erebus zu betreiben. Das Radar soll alle strombolianischen Eruptionen während einer 4 wöchigen Messkampagne aufzeichnen. Mit Hilfe der Daten sollen die zeitliche Entwicklung der Eruptionsgeschwindigkeit untersucht und die während einer Eruption ausgestoßene Magmenmenge abgeschätzt werden. Wichtig ist weiterhin die Korrelation unserer Daten mit den vom Mount Erebus Volcano Observatory (MEVO) aufgezeichneten seismischen, akustischen, geodätischen und thermischen Signalen. Insbesondere ist ein Vergleich mit den akustischen Daten und Videoaufzeichnungen von Interesse, wodurch wir hoffen, die immer noch heftig diskutierte Frage des Überdrucks in Gasgroßblasen direkt vor der Eruption zu beantworten.
Das Projekt "Teilprojekt: Laborexperimente zur Modellierung des Kristallisations- und Ablagerungsverhaltens sowie Wärmetransporteigenschaften von Zinkboraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, AREVA-Stiftungsprofessur für Bildgebende Messverfahren für die Energie- und Verfahrenstechnik durchgeführt. Im Falle eines KMV hat, durch Korrosion von verzinktem Containment-Inventar, im Kühlmittel freigesetztes Zink das Potenzial, bis in den Reaktorkern zu gelangen und sich bei Erwärmung (z.B. in Heißkanälen) in feste Korrosionsprodukte (Zinkborate unterschiedlicher Zusammensetzung) umzuwandeln. Die Ergebnisse generischer (z.B. Vorhaben 1501430 und 1501431) sowie KMV-szenarienbezogener Experimente (Vorhaben 1501491 und 1501496) weisen auf eine mögliche Beeinflussung der Nachwärmeabfuhr durch solche Produkte hin. Ziel des geplanten Verbundvorhabens ist die Bereitstellung eines Simulations-Tools in ATHLET zur Anwendung auf diese Problematik. So soll die Möglichkeit geschaffen werden, Simulationen thermohydraulischer Folgen möglicher Zinkborat-Abscheidungen im DWR-Kern (z.B. auf Hüllrohren oder Abstandshaltern) für unterschiedlichste KMV-Szenarien vorzunehmen. Damit können kritische Störfallszenarien identifiziert und deren Gefahrenpotenziale zuverlässiger abgeschätzt werden. Zur Bereitstellung von Daten und Korrelationen für die entsprechenden Modelle werden, neben einer vertieften Auswertung derzeitiger und früherer Experimente, Untersuchungen im Labor- und im halbtechnischen Maßstab durchgeführt. Hierzu gehören u.a. Untersuchungen zur Abhängigkeit der Zinkborat-Abscheideraten von lokalen thermohydraulischen Parametern und der KM-Chemie sowie zur Abhängigkeit des Wärmedurchganges durch gebildete Schichten auf Hüllrohren oder Abstandshaltern von Parametern der Schichtbildung. Des Weiteren wird eine experimentelle Studie zur Nutzung vorhandener Ionenaustauscher des Kühlmittelreinigungssystems zur Zink-Entfernung im Rahmen der Störfallfolgenbehandlung durchgeführt. Die Ergebnisse werden in die ATHLET-Modellierung einbezogen.
Das Projekt "Entwicklung einer aktiven Schwingungslagerung zur Reduzierung der Schallemissionen von Windkraftanlagen - Laboruntersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ERAS Entwicklung und Realisation adaptiver Systeme durchgeführt. Koerperschallerregte Maschinengeraeusche werden ueber die Lagerelemente weitergeleitet und fuehren auf den extrem grossen Flaechen des Turms der Windkraftanlagen zu starker Schallabstrahlung. Somit war es das Ziel des Projekts, eine aktive schwingungsisolierende Lagerung zu entwickeln, die die Uebertragung des Koerperschalls reduziert. Es konnten Lagerelemente entwickelt und als Labormodell aufgebaut werden, die einzelne stoerende Toene (bei gleichzeitiger Aufnahme der hohen statischen Lasten) um 20-30 dB absenken.
Das Projekt "HiStructures - Hierarchische Strukturierung hochkapazitiver Elektroden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Stochastik durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts HiStructures ist eine deutliche Erhöhung der Energiedichte und die Behebung damit korrelierender Leistungseinbrüche. In diesem Projekt werden innovative, nachhaltige Produktionskonzepte für eine Technologie- und Kostenführerschaft einer großskaligen Batterieproduktion in Deutschland erforscht, wobei gleichzeitig Material- und Herstellungskosten eingespart werden können. Für die Erreichung dieser Ziele ist eine Kooperation zwischen den experimentell arbeitenden Verbundpartnern und Gruppen auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation erforderlich. Um die durch die Erhöhung der Elektrodendicke einhergehenden Limitierungen zu minimieren und den Einfluss der Mikrostruktur auf die elektrochemische Performanz besser zu verstehen, entwickelt die Universität Ulm im Rahmen dieses Projektes parametrische stochastische 3D-Mikrostrukturmodelle für Anoden und Kathoden. Die flexiblen Modelle, welche auf Methoden der stochastischen Geometrie basieren, werden mithilfe von tomographischen 3D Bilddaten kalibriert. Nach der strukturellen und elektrochemischen Validierung der Modelle kann durch systematische Variation der Modellparameter ein großes Spektrum an virtuellen, realistischen Elektrodenmorphologien erzeugt werden ohne, dass die Elektroden im Labor hergestellt und mit bildgebenden Verfahren vermessen werden müssen. Diese große Bandbreite an Mikrostrukturen wird den Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt, welche die funktionellen Eigenschaften mit Hilfe von numerischen, strukturaufgelösten Simulationen bestimmen. Dadurch ist möglich, systematisch Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu untersuchen und Anoden- bzw. Kathodenmikrostrukturen mit verbesserten Eigenschaften zu identifizieren. Die so gewonnenen Erkenntnisse werden den experimentell arbeitenden Projektpartner zur Verfügung gestellt und dienen als wichtige Entscheidungshilfe für die effiziente Erstellung realer Elektrodenmaterialien mit optimierten elektrochemischen Eigenschaften.
Das Projekt "LARS: Lärmarme Rumpelstreifen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institut für Schallforschung durchgeführt. Rumpelstreifen weisen zwar eine positive Wirkung auf die Verkehrssicherheit auf, jedoch ist die Anwendung wegen der erhöhten Lärmbelastung bei Überfahrung im Nahbereich bebauter Gebiete problematisch. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, ein neues Muster für Rumpelstreifen zu entwickeln, welches eine vergleichbare aufmerksamkeitserregende Wirkung für den Fahrer aufweist und zugleich den Lärm in der Umgebung mindert. Im Detail wird eine Teststrecke mit unterschiedlichen Fräsmustern erstellt. Mittels binauralen und konventionellen Messungen der Schallemissionen und des Fahrzeuginnengeräusches, sowie mittels Messung der Vibrationen im Fahrzeug, soll ein numerisches Modell entwickelt und kalibriert werden. Mit diesem Modell und anhand von Wahrnehmungstests im Labor werden optimierte Rumpelstreifen entwickelt und anschließend zwei davon in der Praxis getestet.
Das Projekt "CLEAR - Climate and Environment in Alpine Regions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eawag - Das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs durchgeführt. Das Projekt ist eine transdisziplinäre Untersuchung über die Konsequenzen der mit dem Klimawandel verbundenen Änderungen in der Alpenregion. Das Projekt verbindet Forschungsgebiete aus den technischen, ökologischen und sozialen Wissenschaften. Dazu ist es in folgende fünf Projektgruppen unterteilt, wobei die ersten vier disziplinär arbeiten, während die fünfte mit der integrierten Bewertung befasst ist: 1. Schnittstelle zwischen Atmosphäre und Hydrosphäre; 2. Schnittstelle zwischen Klima der Vergangenheit und der Gegenwart; 3. Schnittstelle zwischen Klima und Ökologie; 4. Schnittstelle zwischen Klima und Ökonomie; 5. integrierte Bewertung mit Modellwerkzeugen, Fokusgruppen und Politikoptionen. Ziele: Ziele des Projekts sind 1. die Schaffung eines besseren Verständnis der mit dem Klimawandel verbundenen Aspekte, insbesondere im Hinblick auf ihre Komplexität und Unsicherheit, 2. die Bereitstellung einer Vielzahl von neuesten Modellwerkzeugen, 3. die Entwicklung einer umfassenden Methodik für eine integrierte Klimarisikobewertung durch die Nutzung von Fokusgruppen und Computermodellen und 4. die Bereitstellung politikrelevanter Informationen über Strategien und Mechanismen, um Maßnahmen für die Implementation in die Politiken zu testen. KLIMASZENARIO Es werden regionale Klimamodelle zur Untersuchung regionaler Klimavorhersagbarkeit und zur Sensitivität hinsichtlich der globalen Erwärmungsprozesse benutzt, die als ein dynamisches Werkzeug zur Evaluation möglicher 2xCO2-Szenarien für die Alpenregion dienen. Bioklimatische Szenarien werden für die Analyse der Waldökosysteme erstellt. Parameter: physikalische Aspekte des Klimasystems inklusive atmosphärischer, hydrologischer und ozeanographischer Aspekte räumlicher Bezug: Alpenregion (Schweiz) Zeithorizont: 2100 KLIMAFOLGEN Es werden die Folgen für Waldökosysteme, für Pflanzenarten und für den Boden in der sub-alpinen Region betrachtet. Dazu werden die Sensitivitäten der Ökosysteme und ihre Reaktionen auf den Klimawandel untersucht. Ökonomische Folgen für Landwirtschaft und Tourismus und ökonomische Chancen für die Industrie durch Technologiewandel, die aus steigende Energiekosten oder Änderungen im Verbraucherverhalten resultieren, werden ebenfalls analysiert. Sektoren und Handlungsfelder: Biodiversität und Naturschutz, Politik, Kommunikation, Wissenschaft, Umweltschutz, Landwirtschaft, Tourismus, Energiewirtschaft, Bodenschutz ANPASSUNGSMASSNAHMEN Hintergrund und Ziele: Es sollen relevante Informationen über Anpassungsmaßnahmen für die Politik bereitgestellt werden. Dieses soll durch geeignete Modelle, die auch von Nichtwissenschaftlern nutzbar sind, eine verbesserte Risikokommunikation, die Erhöhung der Akzeptanz von Maßnahmen, die Entwicklung neuer Politikwerkzeuge zur Partizipation der Öffentlichkeit und einen effektiven Mitteleinsatz in der Forschungspolitik erreicht werden. Weiterhin soll die Öffentlichkeit über Klimawandel und -folgen besser informiert werden. usw.
Das Projekt "Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Frostkörperbildung und Frosthebung beim Gefrierverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Institut für Geotechnik durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen die Grundlagen für eine sichere Projektierung des Gefrierverfahrens im Grenzbereich bei fliessendem Grundwasser erarbeitet werden und somit durch eine fundiertere Dimensionierung sowie frühzeitige Problemerkennung Kosten bei künftigen Projekten gespart werden. Hierzu wird ein numerisches 3D-Modell entwickelt, welches sowohl thermische und hydraulische, als auch mechanische Vorgänge gekoppelt abbilden kann (THM-Modell). Mit diesem THM-Modell können die Temperaturverteilung im Frostkörper, die Gefrierzeit, der Energieverbrauch und die Hebung der Oberfläche simuliert werden. Zur Überprüfung des Modells wird eine neue Versuchseinrichtung entwickelt, mit welcher sämtliche relevante Parameter experimentell nachgestellt werden. Mit Hilfe des THM-Modells werden relevante Einflussparameter untersucht und anhand der Ergebnisse Entscheidungshilfen für die Planung von Vereisungsmassnahmen ausgearbeitet. Entwicklung eines numerischen 3D Modells zur quantitativen Prognose der zeitabhängigen Verteilung der Temperatur, der Porenwasserdrücke und der Verformungen des Baugrundes bei der Anwendung des Gefrierverfahrens. Bereitstellen von Entscheidungshilfen für die Planung von Vereisungsmasnahmen.
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