Das Projekt "G 1.2: Assessment of Innovations and Sustainable Strategies" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrar- und Sozialökonomie in den Tropen und Subtropen, Fachgebiet Ökonomik der Landnutzung in den Tropen und Subtropen (Josef G. Knoll Professur) (490e) durchgeführt. Further intensification of agriculture in the highland areas puts pressure on the sustainability of farming systems. To assess the potential of technical innovations and the impacts on sustainable development subproject G1 started developing two types of computer models in phase II of the Uplands Program. Linear Programming (LP) and Multiple-Goal Programming (MGP) models illuminated whether intensification can be sustainable. The results show that, for the case of the village of Mae Sa Mai, a sustainable farming plan would be the maintenance of current vegetable areas together with a further conversion of still vacant land to vegetables while irrigated highland areas should be used for fruit tree production. Phase II showed that companion modeling, as based on participatory simulations sessions and progressive development of a multi-agent systems (MAS) model, is capable of promoting a shared representation among local stakeholders with different perspectives. The communication with local stakeholders focused on water; the outcome of simulation results were presented in terms of number of days with water shortage, and all scenarios were related to a change in water use. Although, stakeholders were able to think in terms of these indicators and scenarios, a wider perspective including crop yields, economic returns and sustainability indicators would be useful to assess innovations and sustainability strategies. The next step in phase III is therefore to combine these two types of models and to develop an integrated model approach that represents the farming systems well in both its economic and biophysical dimensions. With the experience accumulated in phase II and additional manpower coming to the project in phase III, the subproject is in an excellent position to do this. An integrated model will be an ideal instrument to assess the technologies developed by the Uplands Program, which is the main research objective for phase III. The research activities for phase III can be summarized as follows. From village MGP to integrated multi-agent modeling at watershed level: In phase III, the subproject will focus on the assessment of technologies developed within the Uplands Program while paying attention to the various types of sustainability of the system. Because farm households are heterogeneous in terms of opportunities and constraints to technology adoption, the village level models will be disaggregated to the farm household level while the model will be scaled out from the village level to the watershed level. In phase III, the subproject will also attempt to integrate computer models that have been developed and are currently being developed by various subprojects of the Uplands Program, such as an economic model, a hydrology model, a soil model, and a crop yield model. (abridged text)
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen, Fakultät Agrarwirtschaft, Volkswirtschaft und Management (FAVM), Studiengang Nachhaltige Agrar- und Ernährungswirtschaft durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Ermittlung von Managementoptionen auf betrieblicher Ebene, die unter besonderer Berücksichtigung der Fruchtfolgegestaltung sowohl hinsichtlich der Gewinn- bzw. Einkommenssituation als auch hinsichtlich der Umweltwirkungen - insbesondere durch verbesserte Nährstoffeffizienz - tragfähig sind. Daraus sollen differenziert nach Standort und Betriebsform angepasste Handlungsempfehlungen für landwirtschaftliche Praxis und Politik abgeleitet werden. Um eine simultane Analyse und Bewertung unterschiedlicher Managementoptionen auf betrieblicher Ebene unter Berücksichtigung der Faktorausstattung und der Standort- bzw. Klimaverhältnisse zu ermöglichen und die relative Vorzüglichkeit der Optionen zu ermitteln wird methodisch die Lineare Programmierung auf einen erweiterten Modellansatz angewandt. Dadurch lassen sich die ökonomischen und die Umweltwirkungen auf betrieblicher Ebene simultan bewerten und Trade-offs zwischen betrieblichen Kosten sowie Kosten und Nutzen der Umweltnutzung ermitteln und insgesamt geeignete Optionen der Steigerung der Nährstoffnutzungseffizienz identifizieren. Als Datenbasis werden Literaturwerte, ökonomische Richtwerte, Werte für Umweltwirkungen in unterschiedlichen Kategorien aus Ökobilanz-Datenbanken etc., u.a. Ergebnisse von Phase I und II sowie Ergebnisse anderer Bonares-Projekte, verwendet.
Das Projekt "Cluster-Sampling in Forstinventuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Forstwissenschaftliche Fakultät, Institut für Waldwachstum, Abteilung Forstliche Biometrie durchgeführt. Effizienz von Cluster-Stichproben bei Grossrauminventuren. Obwohl die Gruppenstichproben weltweit bei Forstinventuren angewendet werden, ergeben sich bei der Wahl des optimalen Stichprobendesigns Entscheidungsprobleme, die sowohl durch Unsicherheiten statistischer als auch oekonomischer Art entstehen. Durch Stichprobensimulationen in computererzeugten Bestaenden, in denen die Verteilung der Individuen auf der Ebene theoretischer Verteilungsfunktionen entspricht, konnte der Einfluss wesentlicher Bestandesparameter auf die statistische Effektivitaet des Stichprobenverfahrens geklaert und Entscheidungskriterien fuer die Wahl der Cluster hergeleitet werden. Die Clusterform wirkt sich nicht signifikant aus. Die Ergebnisse wurden an natuerlichen Bestaenden verifiziert. Am Beispiel des Stadtwaldes Freiburg wurde ein Modell zur Optimierung von Gruppenstichproben als Voruntersuchung fuer die Planung von Grossrauminventuren entwickelt. Anhand von Ergebnissen der schwedischen Nationalinventur wurde die Auswirkung von zweistufigen Gruppenstichproben auf die Effektivitaet untersucht. Im Folgenden sollen anhand von Zeitstudien die Einflussgroessen der Inventurkosten untersucht werden. Durch Verknuepfung der Verfahren zur statistischen und oekonomischen Optimierung soll ein Gesamtkonzept zur Inventurplanung auf der Basis der linearen Programmierung entwickelt werden.
Das Projekt "Online-Steuerung einer flexiblen Kraft-Waerme-Kopplungsanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Thermische Kraftanlagen mit Heizkraftwerk durchgeführt. Zur Versorgung des Forschungsgelaendes Garching der Technischen Universitaet Muenchen wird eine Gasturbine eingesetzt, die nach dem Cheng-Prozess arbeitet: aus der Abwaerme der Gasturbinenabgase wird Dampf erzeugt, der entweder den Waermebedarf deckt, oder aber - bei erhoehtem Bedarf an elektrischer Energie - in der Gasturbine entspannt wird. Mittels dieser Dampfinjektion in die Gasturbine kann die elektrische Leistung in zwei Minuten um 50 Prozent, d.h. von 4 MWe auf 6 MWe erhoeht werden. Um das Potential dieser Flexibilitaet ausnutzen zu koennen, ist ein Online-Steuerungsprogramm erforderlich. Dieses ermittelt den optimalen Betriebspunkt mittels der GGLP-Methode (Gemischt Ganzzaehlig Lineare Programmierung) und setzt den gefundenen Betriebspunkt ueber ein neuronales Netz um. Derzeit findet eine Weiterentwicklung und Erprobung dieses Online-Steuerungsprogramms in der Anlage statt.
Das Projekt "Verwendung von Biomasse fuer die Reduktion von Emissionen von Treibhausgasen (BRED) - Forstwirtschaft und Verwendung von Holzprodukten in Westeuropa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Mechanische Holztechnologie und Institut für Holzphysik und Mechanische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Bedingt durch die Verbrennung grosser Mengen an fossilen Energietraegern steigt der Gehalt an CO2 in der Erdatmosphaere seit vielen Jahren kontinuierlich an. CO2 traegt in entscheidendem Masse zum Gobal Warming Effect bei. Neben der direkten Energieeinsparung erscheint die vermehrte Verwendung von Materialien, bei deren Produktion wenig CO2 freigesetzt wird, oder von Materialien, die aus nachwachsenden Ressourcen erzeugt werden, als besonders vielversprechend fuer eine Minderung der anthropogenen CO2- Emissionen. Im Rahmen eines von der EU gefoerderten Kooperationsprojektes zwischen ECN Policy Studies (NL), der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft und NTUA (National Technical University of Athens) wird im Institut fuer Holzphysik und mechanische Technologie des Holzes und dem Institut fuer Oekonomie untersucht, welche Auswirkungen und welche Potentiale zur CO2- Emissionsminderung der verstaerkte Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen haben koennte. Hierzu erheben die Projektpartner umfangreiches Datenmaterial in den Bereichen Forstwirtschaft, Holzwirtschaft und Landwirtschaft. Schluesselprodukte und -prozesse werden untersucht. Hierbei werden nicht nur Energieaufwand und CO2-Emissionen, sondern auch Kosten ueberschlaegig ermittelt. Das Datenmaterial wird in die MARKAL-Datenbank des ECN eingespeist. Mittels LP-Technik (linear programming) werden die Interaktionen zwischen konkurrierenden Wirtschaftsbereichen so modelliert, dass die CO2-Emissionen unter der Voraussetzung der Bedarfsbefriedigung minimiert werden. Die Auswahl der jeweiligen Alternativen erfolgt dabei jeweils unter Kostengesichtspunkten, was dazu fuehrt, dass nur diejenigen Alternativen beruecksichtigt werden, die auch wirtschaftlich sinnvoll erscheinen. Fuer den Vorhersagezeitraum 2000 - 2050 werden verschiedene Optionen fuer den verstaerkten Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen untersucht und die guenstigsten Varianten zur Minderung der CO2- Emissionen unter Kostengesichtspunkten ermittelt.
Das Projekt "Shelf GeoExplorer - Baugrundinformationssystem für den Ausbau der Offshore-Windenergie und Vorstudie für die Fortschreibung des BSH-Standards 'Baugrunderkundung von Offshore-Windenergieparks'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Das vorgeschlagene FuE-Vorhaben beinhaltet drei Arbeitspakete: 1. Aufbau eines Baugrundinformationssystems für die Offshore-Windenergie durch das BSH unter sachverständiger Beratung des BAM: Weiterentwicklung des bestehenden Fachinformationssystems (FIS) 'Shelf GeoExplorer' im Hinblick auf die zeitgemäße Archivierung und bei entsprechenden Voraussetzungen Bereitstellung von Baugrunddaten und -informationen über das Geodatenportal des BSH 'GeoSeaPortal'. 2. Methodenvergleich und -bewertung verschiedener nationaler und internationaler Regelwerke zur Offshore-Baugrunderkundung in Bezug auf Ihre Gleichwertigkeit. 3. Bewertung des Verflüssigungspotentials von Meeresböden und Erstellung eines standardisierten Konzepts. Entwicklung eines Geotechnik-Moduls für das bestehende FIS 'Shelf Geo Explorer': Erweiterung des Datenmodells und Geo-Dienstes, GIS-Programmierung; 0 bis 18 Monate. Erstellung von Baugrundmodellen für Teilbereiche von Nord- und Ostsee; 18 bis 36 Monate. Archivierung von Baugrund-Fachinformationen im FIS 'Shelf GeoExplorer'; 3 bis 36 Monate. Methodenvergleich und -bewertung technischer Regelwerke; 13 bis 20 Monate. Bewertung des Verflüssigungspotentials; 21 bis 36 Monate. Die frei gegebenen Baugrundinformationen stehen über das Geodatenportal des BSH ('GeoSeaPortal') für die Planung beim Ausbau der Offshore-Windenergie zur Verfügung. Die BAM wird als Ergebnis ihres Auftrags zu den Arbeitspaketen 2 und 3 eine Vorstudie erarbeiten, die als Grundlage für die Fortschreibung des entsprechenden BSH-Standards in diesen Punkten dienen soll.
Das Projekt "Regionale Richtlinien zur Unterstuetzung einer oekologisch und oekonomisch tragfaehigen Landbewirtschaftung mit Hilfe von Agrar- und Umweltprogrammen der EU" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät IV Agrarwissenschaften II, Institut für Landwirtschaftliche Betriebslehre durchgeführt. Teilprojekte Hohenheim: 1. Oekonomische Beurteilung von regionalen Agrar- und Umweltprogrammen (G. Kazenwadel); 2. Einzelbetriebliche Auswirkungen regionaler Agrar- und Umweltprogramme in ausgewaehlten EU-Regionen (P. Baudoux). Weitere Teilprojekte: 1. Gruende fuer eine Teilnahme an Agrar- und Umweltprogrammen; 2. Definition regionaler Ziele fuer eine nachhaltige Landbewirtschaftung; 3. Untersuchung der soziokulturellen Hintergruende von Landwirten; 4. Untersuchung der administrativen Strukturen in Bezug auf die Umsetzung von Agrar- und Umweltprogrammen. Es liegen erste Ergebnisse vor.
Das Projekt "MATHEON-B20: Optimierung von Gastransport" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB) durchgeführt. Natürliches Gas ist eine der wichtigsten Energiequellen in Deutschland und Europa. Politische Regulierungen haben in den letzten Jahren zu einer strikten Trennung von Gashandel und Gastransport geführt, wodurch dem Gastransport und der Gasverteilung zentrale Rollen in der Energiepolitik zufallen. Diese neu entstandenen politischen Bedingungen beeinflussen die technischen Prozesse des Gastransports in einer Weise, dass sie die Komplexität der Planung und des Betriebs von Gasnetzwerken noch verschärfen. Im mathematischen Sinne stellt die Kombination von diskreten Entscheidungen über die Konfiguration eines Gastransportnetzwerks, die nichtlinearen Gleichungen zur Beschreibung der Physik von Gas, die neu auferlegten Deregularsierungsregeln und die Unsicherheiten in Nachfrage und Angebot ein großes und sehr komplexes stochastisches gemischt-ganzzahliges nichtlineares Constraint-Optimierungsproblem dar. Zur Lösung dieser Art von Problemen sind zurzeit keine geeigneten Algorithmen oder geeignete Software verfügbar. Andererseits wurden mit Hinsicht auf jeden einzelnen Aspekt, d.h. gemischt-ganzzahlige lineare Optimierung, globale nichtlineare Optimierung, Constraint Satisfaction und stochastische Optimierung, in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte erzielt. Das Ziel dieses Projekts ist es, diese leistungsfähigen Techniken in ein allgemeines Framework zur Lösung von sowohl linearen als auch nichtlinearen, diskreten Optimierungsproblemen zu integrieren. Die Vision dieses Projektes ist es, die schnelle Spezifikation und effiziente Lösung von gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Constraint- Optimierungsproblemen mit Wahrscheinlichkeitsnebenbedingungen so weiterzuentwickeln, dass sie in vielen industriellen und akademischen Projekten innerhalb und außerhalb von Matheon breite Anwendung findet.
Das Projekt "Vergleichende Untersuchungen zum Einsatz von Mess-, Steuer- und Regeltechnik auf Klaeranlagen mit Belebungsverfahren ab 5000 EW/Entwicklung eines universellen Anwendungsprogramms fuer MSR-Technik auf Klaeranlagen mit dem Belebungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XII für Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik durchgeführt. Um den Einsatz der Mess-, Steuer- und Regel (MSR)-Technik auf Klaeranlagen zu foerdern, wird ein Programmsystem entwickelt, das die Einrichtung und den Betrieb von MSR-Technik auf Klaeranlagen erheblich vereinfacht. Eine grundlegende Neuerung soll darin bestehen, dass Programmier- und Visualisierungsebenen enger miteinander verknuepft werden. Durch die Bereitstellung von vorprogrammierten MSR-Modulen wird der Programmieraufwand fuer Erweiterungen oder Veraenderungen des Systems erheblich reduziert. Das zu entwickelnde Programmsystem soll universell und flexibel und mit hohem Komfort fuer den Anwender gestaltet werden. Gemeinsam mit der Programmentwicklung werden in der zweistrassigen Versuchsklaeranlage der Stadt Duesseldorf verschiedene Mess-, Steuer- und Regel (MSR)-Konzepte in Kombination mit verschiedenen Verfahrensanordnungen vergleichend untersucht. Das Programmsystem soll durch den Betrieb der Versuchsklaeranlage entwickelt und anschliessend auf der Klaeranlage Voerde grosstechnisch erprobt werden. Dabei werden neben bekannten und erprobten Steuerungskonzepten auch neue Regelstrategien erforscht und im Programmsystem implementiert.
Das Projekt "Entwicklung eines modellgestuetzten Beurteilungssystems fur den anlagenbezogenen Immissionsschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Dr. Lutz Janicke - Gesellschaft für Umweltphysik durchgeführt. Mit der EU Richtlinie zur Ueberwachung der Luftqualitaet - 96/62/EC und den in diesem Zusammenhang in Vorbereitung befindlichen Tochterrichtlinien sind notwendige Aenderungen immissionsschutzrechtlicher Regelungen, u.a. auch der TA Luft, erforderlich geworden. Hierbei ist auch das Beurteilungsverfahren nach TA Luft und damit das Rechenverfahren nach Anhang C TA Luft (Ausbreitungsrechnung) zur Ermittlung der Immissionszusatzbelastung auf diese neuen Anforderungen anzupassen. Ziel des Vorhabens ist es, sind folgende Arbeiten auszufuehren: - Beschreibung des Modells und seines Einsatzes in einer Form, wie sie fuer den Anhang C der TA Luft und Abschnitt 2.6.4 (Berechnung der Zusatzbelastung) erforderlich ist. - Testrechnungen als Beleg fuer die getroffenen Festlegungen. - Beschreibung, wie das Modell in einem Computerprogramm implementiert ist. - Erstellung des Computerprogramms nach den fachinhaltlichen Anforderungen (siehe Anlage) als Quelltext (ANSI-C) und als ausfuehrbares Programm fuer Windows 95/98/NT/2000 und fuer Linux auf CD. - Benutzerhandbuch fuer das Programm (Dokumentation der Struktur von Ein- und Ausgabedateien, Hinweise zur Handhabung). - Beispielrechnungen fuer den Anwender. - Praesentation des Modells und Demonstration der Handhabung des Programms. Um die fuer die Entwicklung des Modells und der Praeprozessoren, mit denen die notwendigen Eingabedaten aufbereitet werden muessen, notwendige Arbeit nicht noch einmal in einem mehrjaehrigen Vorhaben aufwenden zu muessen, ist es weiterhin als Voraussetzung fuer die Durchfuehrung o.g. Arbeiten erforderlich, die Kernmodule als fertige Entwicklung kaeuflich zu erwerben.
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