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Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EWR Netz GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Software für die interaktive Entscheidungsunterstützung zur Auswahl der besten Betriebsführung vorhandener und Planung neuer Trinkwasseranlagen auf der Grundlage von mehrkriteriellen Optimierungsverfahren. Die Modularität der Software erlaubt die Einschränkung der Planung auf einzelne Teilanlagen ebenso wie eine integrierte Analyse. Im Rahmen des Projektes wird mit der Software die Anlage der EWR Netz GmbH modelliert und die Betriebsführung optimiert. Die EWR Netz GmbH unterstützt bei der Gestaltung der Fragebögen für die Betreiberumfrage (AP2) und berät während des Projektes bei der Modellierung des Wasserwerks (AP3) und des Rohrleitungsnetzes (AP4) die Partner SAM und ITWM. Hierzu werden technische Details und Kosten der eigenen Anlage weitergegeben. Durch Messungen im Wasserwerk und im Rohrleitungsnetz wird das mit der Software erstellte Modell der Anlage validiert (AP5). EWR berät bei der Definition von Optimierungszielen und der graphischen Gestaltung der Software (AP6 und AP7). Durch die Analyse von verschiedenen Szenarien (AP7) wird die Betriebsführung der Anlage von EWR mit der erstellten Software optimiert.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Büro Waßmann Dipl.-Ing. Hartmut Waßmann durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OBERMEYER Planen + Beraten GmbH, Standort Kaiserlsautern durchgeführt. Hauptziel des Projektes ist die Entwicklung einer Software für die interaktive Entscheidungsunterstützung zur Auswahl der besten Betriebsführung vorhandener und Planung neuer Trinkwasseranlagen auf der Grundlage von mehrkriteriellen Optimierungsverfahren. Die Modularität der Software erlaubt die Einschränkung der Planung auf einzelne Teilanlagen ebenso wie eine integrierte Analyse. In Pilotprojekten soll die Software bei ausgewählten Wasserversorgen eingesetzt werden. Ziel der Obermeyer Planen + Beraten GmbH (OPB) ist es, die bisherigen Methoden zur Planung von Trinkwasserversorgungsanlagen um die Funktionalität der Optimierung und Entscheidungsunterstützung zu ergänzen. Hierzu wirkt OPB bei der Zusammenstellung der erforderlichen Datenbasis (AP2) mit und berät bei der Modellierung der Komponenten von Trinkwasserversorgungsanlagen (AP3 und AP4). Basierend auf der jahrelangen Erfahrung im Bereich der Trinkwasserversorgung stellt OPB Kostenfunktionen für die Lebenszykluskostenberechnung zur Verfügung und unterstützt bei der Definition von Optimierungszielen und Fallstudien (AP6 und AP7). Weiterhin berät OPB bei der Gestaltung der graphischen Nutzeroberfläche unter Berücksichtigung der Anforderungen von Unternehmen der Wasserwirtschaft.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltmikrobiologie durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Strömungsmaschinen und Strömungsmechanik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Software zur Optimierung der Betriebsführung von Anlagen zur Trinkwasserversorgung. Die Optimierung erfolgt auf der Grundlage von mehrkriteriellen Optimierungsverfahren mit technischen und betriebswirtschaftliche Zielvorgaben. Zur Auswahl der besten Betriebsführung wird in die Software eine Funktionalität zur Entscheidungsunterstützung implementiert, mit der interaktiv auf den jeweils besten Kompromissen navigiert werden kann. Die Modularität der Software erlaubt die Einschränkung der Planung auf einzelne Teilanlagen ebenso wie eine integrierte Analyse. Die Software kann zur Analyse bestehender und zur Planung neuer Anlagen eingesetzt werden. In Fallstudien soll die Software bei ausgewählten Wasserversorgern getestet werden. Durch eine Betreiberumfrage (AP2) werden die Ziele zur Entwicklung der Software konkretisiert, so dass die Software praxisgerecht entwickelt wird und die Anforderungen der Betreiber erfüllt werden. Danach erfolgt durch SAM die technische und betriebswirtschaftliche Modellierung des Wasserwerks (AP3) und des Rohrleitungsnetzes (AP4). Gemeinsam mit den Projektpartnern werden die erstellten Modelle experimentell validiert (AP5). SAM unterstützt bei der Gestaltung der GUI und Definition der Optimierungsziele (AP6 und AP7) den Partner ITWM. Abschließend wird die Software im Rahmen eines Pilotprojektes getestet. Zudem werden in Workshops mit weiteren Anlagenbetreibern projektbegleitend Fallstudien durchgeführt.

Teilprojekt 2: Entwicklung, Erprobung und Anwendung in Gießerei und Stahlwerk

Das Projekt "Teilprojekt 2: Entwicklung, Erprobung und Anwendung in Gießerei und Stahlwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedr. Lohmann GmbH Werk für Spezial- & Edelstähle durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist der Aufbau eines vernetzten, digitalen Systems, das den Schmelzwerken die Möglichkeit bietet vollständige Informationen (z.B. Analytik, Mengen, Kosten) über verfügbare Produkte der Recyclingindustrie zu erhalten und auf dieser Basis bedarfsgerechte Rohstoffe zu beschaffen und zusammenzustellen. Auf der Grundlage seitens der Recyclingwirtschaft bereit gestellter Daten und unter Einsatz vernetzter Software soll es den Schmelzbetrieben ermöglicht werden die Gattierung ihrer Aggregate automatisiert unter den ökonomisch und ökologisch günstigsten Bedingungen zu bewerten und optimieren. Mit dem Vorhaben soll erreicht werden, dass verfügbare Schrottqualitäten gezielt und bedarfsgerecht in den Schmelzwerken eingesetzt und somit insbesondere hochwertige Legierungselemente im Metallkreislauf gehalten werden. Damit soll der Einsatz von Primärmetallen minimiert und somit ein wesentlicher Beitrag zur Umsetzung einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft geleistet werden. Neben der nachhaltigen Prozesskostenoptimierung bei den Partnern ist es längerfristiges Ziel, eine Plattform aufzubauen, über die auch andere Betriebe der Recyclingwirtschaft und Gießereien über vernetzte Softwaretools Daten zur optimierten Rohstoffversorgung austauschen können. Die Friedr. Lohmann GmbH repräsentiert bei diesem Verbundvorhaben die Schmelzwerke in der Prozesskette zur Herstellung von legierten Stählen. An den Standorten Witten-Herbede (Stahlwerk) und Witten-Annen (Gießerei) werden Edelstähle, Schnellarbeits-, Werkzeug- und Spezialstähle hergestellt. Über die Softwarevernetzung soll der Rohstoffeinsatz von bis zu 70 % und mehr aus Produkten der Recyclingwirtschaft optimiert werden, so dass die Zielschmelzen und die Produkteigenschaften effizient erreicht werden. Der Einfluss der Prozessvarianz in der Prozesskette soll dabei möglichst klein gehalten werden, um vorgelagerte Optimierungen nicht negativ zu beeinflussen, sondern optimiert und stabilisierend zu verstärken.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik durchgeführt. Die zunehmende Wasserknappheit erhöht die Notwendigkeit, salzhaltiges Wasser wiederzuverwenden und gleichzeitig die entfernten Inhaltsstoffe einer erneuten Nutzung zuzuführen. Derzeit werden in Deutschland jährlich mehr als 6 Mio. t Chlorid über das Abwasser in Oberflächengewässer eingeleitet. Mehr als 3/4 davon stammen aus der chemischen (51 %) und der mineralverarbeitenden Industrie (26 %). Da es sich bei den Salzbelastungen häufig um Mischungen aus verschiedenen Salzen handelt und/oder die Konzentration für eine direkte Nutzung zu gering ist, sind Aufbereitungsverfahren erforderlich, um eine Weiternutzung zu ermöglichen. Aufgabenstellungen zur Wiederverwendung von salzenthaltenden industriellen Wasserströmen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Herkunft des Wassers, Konzentrationsniveau und ionischer Zusammensetzung der Salze oder Nebenkomponenten. In RIKovery sollen daher die Potenziale von vier innovativen Technologien systematisch untersucht und die jeweils aussichtsreichen Einsatzbereiche erarbeitet werden. Das Projektkonsortium hat sechs industriell relevante Anwendungen identifiziert, die sich hinsichtlich der Anforderungen und Komplexität deutlich unterscheiden, sodass insgesamt aussagekräftige und breit übertragbare Projektergebnisse erwartet werden. Hauptzielsetzung des Teilprojekts der TH Köln ist es, durch experimentelle Untersuchungen von Membranelementen im industriell relevantem Maßstab anwendungsspezifische Leistungskennzahlen für die wichtigsten Prozesseigenschaften der OARO, der HPNF und der FO, zu ermitteln und so das Potenzial dieser Technologien bezüglich die hier identifizierten, aussichtsreichen Einsatzbereiche systematisch zu analysieren. Die Untersuchungen werden konkret auf den Einsatz der Verfahren für die jeweiligen relevanten Prozesswässer und ihre notwendige Aufbereitung ausgerichtet, um auf Basis der Ergebnisse eine ökonomische und ökologische Bewertung sowie eine Weiterentwicklung und Optimierung zu ermöglichen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein der Zuckerindustrie e.V., Institut für Zuckerrübenforschung durchgeführt. Der chemische Pflanzenschutz liefert wesentliche Beiträge zur effizienten Pflanzenproduktion. In Reihenkulturen mit langsamer Jugendentwicklung wie Mais und Zuckerrübe ist insbesondere eine wirksame Unkrautbekämpfung Voraussetzung für einen hohen und sicheren Ertrag. Vor dem Hintergrund zunehmender gesellschaftlicher Kritik am Pflanzenschutzmitteleinsatz steigt im Kontext des integrierten Pflanzenschutzes der Bedarf an effizienten nicht-chemischen und kombiniert chemisch-nicht-chemischen Verfahren der Unkrautkontrolle, die das Potential zu deutlich verringerten Ausbringmengen von Herbiziden bis hin zu deren vollständigem Ersatz bieten. Die mechanische Unkrautbekämpfung mit dem Einsatz von Hackgeräten ist im Bereich zwischen den Reihen die technisch am weitesten entwickelte Verfahrensalternative zum ganzflächigen Herbizideinsatz. Auch für den Bereich zwischen den Pflanzen in der Reihe existieren erste Lösungen. Trotz deutlicher Fortschritte stehen diese Techniken jedoch immer noch vor erheblichen Problemen. Wesentliche Problembereiche, die es zu bearbeiten gilt, sind die Kultur- und Unkrautpflanzenerkennung, die Verwendung geeigneter mechanischer Werkzeuge, die geringe Arbeitsgeschwindigkeit und die damit einhergehende sehr geringe Flächenleistung sowie die unbefriedigende Arbeitsqualität und Wirkung der Maßnahme bei ungünstigen Einsatzbedingungen. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist die Entwicklung, Erprobung und Bewertung von verschiedenen Verfahrenskombinationen, mit denen der Einsatz von Herbiziden beim Zuckerrübenanbau zugunsten einer mechanischen Unkrautkontrolle wesentlich reduziert werden oder gar vollständig entfallen kann. Im Mittelpunkt steht dabei die Anpassung von Sä-, Hack- und Spritztechnik an eine Roboterplattform, um auf der Grundlage einer definierten Saatgutpositionierung eine effektive Unkrautbekämpfung zu ermöglichen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Osnabrück, Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur durchgeführt. Die globale Landbewirtschaftung sieht sich mit vielfältigen Herausforderungen konfrontiert. Um die Effizienz der landwirtschaftlichen Feldarbeit zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu senken, kommen immer größere Arbeitsgeräte zum Einsatz. Aufgrund höherer Anforderungen an Zugkraftpotenziale von Traktoren steigen die Fahrzeugmassen. Resultierend ergeben sich Bodenschadverdichtungen mit weitreichenden Folgen hinsichtlich einer nachhaltigen Landbewirtschaftung. Die Anbauflächen verlieren an Produktivität, weil die Böden geschädigt und Ertragspotenziale nicht realisiert werden. Im Precision Farming einhergehend mit der Entwicklung vollautomatischer Traktoren und weiterer Agrarsystemgeräte wird eine Zukunftsperspektive für die Landbewirtschaftung gesehen. Aktuelle technologische Trends (Elektromobilität, Elektrifizierung, digitale Transformation, Automatisierung) eröffnen für die Landtechnik neue Entwicklungsperspektiven. Die Anforderungen an die Landtechnik sind hoch komplex, weil es um autonomes Arbeiten unter oft schwierigen Bedingungen im Außeneinsatz, dem natürlichem Umfeld mit stark wechselnden Randbedingungen, geht. Die NeXaT GmbH arbeitet seit Jahren an der Entwicklung eines neuartigen, autonomen, multifunktionalen Ackerfahrzeuges zur Schaffung eines alternativen Bewirtschaftungssystems. Im Rahmen des Entwicklungs- und Praxiserprobungsprojektes soll dieses Ackerfahrzeug nun mittels Techniken der künstlichen Intelligenz weitestgehend autonom für den Feldeinsatz tauglich gemacht werden. Hierzu müssen Sensorkonzepte entwickelt, digitale modellbasierte Zwillinge implementiert und umfangreiche Praxisversuche im realen Umfeld durchgeführt werden. Ziel ist die Entwicklung eines robusten und intelligenten Systems sowie die wissenschaftliche vollumfängliche Validierung. Es findet eine enge Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe 'Optimierung und Optimale Steuerung' der Universität Bremen sowie 'Landtechnik - Verfahrens- und Prozessketten' der Hochschule Osnabrück statt.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bioplan Landeskulturgesellschaft durchgeführt. Das Vorhaben will neue Untersuchungsmethoden und neue Verfahrensmerkmale entwickeln, erproben und etablieren, um einen optimalen Einsatz der Rinnenfiltration zur dezentralen Regenwasserbehandlung zu ermöglichen. Die Optimierung soll an 4 Bereichen erfolgen: 1.Prüfung einer neuen Feldprüfmethodik, die realitätsnah und aufwandsarm dezentrale Verfahren auf ihre Wirksamkeit überprüft, damit zukünftig nur leistungsfähige Verfahrensvarianten zum Einsatz kommen. 2.Prüfung einer Indikatormethode, die anhand von Einzugsgebietskenngrößen die Abschätzung der Feinpartikelfracht erlaubt, um entscheiden zu können, welche Verfahrensvariante ohne Überlast bzw. ohne Versagen eingesetzt werden kann. 3.Prüfung von zwei neuen Verfahrenskomponenten zur Aufrechterhaltung der hydraulischen Filterleistung während des Filterbetriebes, um auch bei höherer Filterbelastung ein Anlagenversagen und hohe, nicht akzeptable Betriebsaufwendungen zu vermeiden. 4.Prüfung der optimalen Kombination von Mächtigkeit und Kornverteilung des Filtermateriales, um eine ganzjährig, auch unter Wintersalzbedingungen, hohe stoffliche Filterleistung sicherstellen zu können. Bei einer Gesamtlaufzeit des Vorhabens von 2,5 Jahren sollen folgende Untersuchungen vorgenommen werden: 1. Erprobung der Feldprüfmethode über 2 Jahreszyklen an den Versuchsstandorten Steinsfurt und Augsburg. 2. Anhand von weiteren 16 Rinnenfilterstandorten soll der Zusammenhang zwischen Einzugsgebietseigenschaften und Feinpartikelfracht geprüft werden. 3. An 16 Rinnenstandorten werden 3 Varianten der Ausbildung der Filteroberfläche realisiert und die hydraulische Filterleistung vergleichend erfasst. 4. An 8 Laborsäulen, die mit realem Autobahnabfluss beschickt werden, soll über den Zeitraum eines Jahres geprüft werden, welche Filtermächtigkeit und Kornverteilung Rinnenfilter zukünftig besitzen sollten, um ganzjährig eine hohe stoffliche Filterleistung gewährleisten zu können.

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