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Teilvorhaben: R2-2-FhG IWU

Das Projekt "Teilvorhaben: R2-2-FhG IWU" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik durchgeführt. n der zweiten Phase des Kopernikus-Projektes SynErgie beschäftigt sich das Fraunhofer IWU in den drei Themenfeldern Bivalenz in der Massivumformung, Energiesysteme in der Produktionsinfrastruktur und der Energiesynchronsationsplattform mit der anwendungsnahen Erforschung von Energieflexibilitätsoptionen in Industrieprozessen. In Zusammenarbeit mit den Industriepartnern werden neue Planungs- und Steuerungsverfahren für Produktionstechnik und -infrastruktur entwickelt und diese in Prototypen überführt. Bisher einsetzbare Systeme in der Fabrik bieten keine Möglichkeit, flexibel auf Anreize des Energiemarktes/Netzbetreiber zu reagieren. Ziel ist daran anzuknüpfen und neuartige Lösungen für den Betrieb einer energieflexiblen Fabrik der Zukunft zu erforschen und zu demonstrieren.

Teilvorhaben: HPMS - II DLR

Das Projekt "Teilvorhaben: HPMS - II DLR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Stuttgart durchgeführt. Durch die Verbindung mit thermischen Speichern können solarthermische Kraftwerke eine von der fluktuierenden Solarstrahlung entkoppelte und somit bedarfsorientierte Elektrizitätserzeugung gewährleisten. Die Analyse der derzeitigen Projektlage lässt den Schluss zu, dass sich diese Technologie zum Industriestandard entwickelt. Derzeit wird allerdings nicht das vollständige Potential zur Kostensenkung durch den Einsatz optimierter Receiverkonzepte und angepasster solarer Hochtemperatur-Kreisläufe ausgeschöpft. Innerhalb der 2. Phase des HPMS (High Performance Molten Salt) Projektes sollen die in Phase 1 erarbeiteten Optimierungsmaßnahmen des externen Receivers durch ein Testsystem erprobt werden. Ziel ist die Demonstration eines solaren Subreceiversystems sowie des zugehörigen Salz-Kreislaufs am Solarturm in Jülich. Dabei werden einzelne Komponenten wie Salzpumpen, Ventile, Isolierung und Messtechnik für den Betrieb mit Salzschmelzen qualifiziert. Alle Untersuchungen haben zudem zum Ziel, die Simulationsmodelle zu validieren und zu erweitern um den Ertrag des Receivers unter verschiedenen Bedingungen sowie die Lebensdauer der Komponenten verlässlich vorhersagen zu können und den Receiver durch Simulationsmodelle weiterentwickeln zu können. Dadurch können weitere Verbesserungspotenziale, identifiziert und verfolgt werden. Diese Verbesserungen fließen letztendlich in die Entwicklung des Basic Engineering eines solaren Hochtemperaturkreislaufes und Receivers für die dritte Phase des HPMS Projektes ein. Zudem sollen wissenschaftliche Untersuchungen innerhalb der TESIS:com Anlage in Köln durchgeführt werden: Dies beinhaltet die Vermessung und Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Nitratsalzen und Absorberrohren. Außerdem wird eine eingriffsfreie Ultraschalldurchflussmessung und eine Druckmessung für den Betrieb mit Nitratsalzschmelzen qualifiziert.

Teilvorhaben: HPMS II - MAN

Das Projekt "Teilvorhaben: HPMS II - MAN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Energy Solutions SE durchgeführt. Durch die Verbindung mit thermischen Speichern können solarthermische Kraftwerke eine von der fluktuierenden Solarstrahlung entkoppelte und somit bedarfsorientierte Elektrizitätserzeugung gewährleisten. Die Analyse der derzeitigen Projektlage lässt den Schluss zu, dass sich diese Technologie zum Industriestandard entwickelt. Derzeit wird allerdings nicht das vollständige Potential zur Kostensenkung durch den Einsatz optimierter Receiverkonzepte und angepasster solarer Hochtemperatur-Kreisläufe ausgeschöpft. Innerhalb der 2. Phase des HPMS (High Performance Molten Salt) Projektes sollen die in Phase 1 erarbeiteten Optimierungsmaßnahmen des externen Receivers durch ein Testsystem erprobt werden. Ziel ist die Demonstration eines solaren Subreceiversystems sowie des zugehörigen Salz-Kreislaufs am Solarturm in Jülich. Dabei werden einzelne Komponenten wie Salzpumpen, Ventile, Isolierung und Messtechnik für den Betrieb mit Salzschmelzen qualifiziert. Alle Untersuchungen haben zudem zum Ziel die Simulationsmodelle zu validieren und zu erweitern, um den Ertrag des Receivers unter verschiedenen Bedingungen sowie die Lebensdauer der Komponenten verlässlich vorhersagen und den Reveiver durch Simulationsmodelle weiterentwickeln zu können. Dadurch können weitere Verbesserungspotenziale identifiziert und weiter verfolgt werden. Diese Verbesserungen fließen letztendlich in das Basic Engineering eines solaren Hochtemperaturkreislaufes und Receivers für die dritte Phase des HPMS Projektes ein. Zudem sollen wissenschaftliche Untersuchungen innerhalb der TESIS:com Anlage in Köln durchgeführt werden: Dies beinhaltet die Vermessung und Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Nitratsalzen und Absorberrohren. Außerdem werden eine eingriffsfreie Ultraschalldurchflussmessung und eine Druckmessung für den Betrieb mit Nitratsalzschmelzen qualifiziert. Weiterhin sollen verbesserte Verfahren zur genauen örtlich aufgelösten Messung der Oberflächentemperaturen am Receiver untersucht werden.

Carbon2Chem-2 L-5 - Carbon2Polymers

Das Projekt "Carbon2Chem-2 L-5 - Carbon2Polymers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kohlenforschung durchgeführt. Die Erforschung einer möglichen Verwendung von CO aus Kuppelgasen der Stahlindustrie für die Herstellung hochwertiger Kunststoffe soll im Rahmen des Vorhabens 'Carbon2Polymers II' konkret am Beispiel der Herstellung von Polycarbonat aus Diphenylcarbonat (DPC) erfolgen. Bestandteile des Projektes sind zudem eine umfassende Wirtschaftlichkeitsanalyse sowie Ökobilanzierung (LCA). In der ersten Phase des Carbon2Polymer Projekts wurde vom MPI KOFO hauptsächlich die Adsorption von Cl2 auf kommerziellen Aktivkohlen quantitativ untersucht. In der zweiten Phase soll nun das Wissen um den Mechanismus der Phosgensynthese aus Cl2 und CO qualitativ erweitert und vertieft werden. Dazu gehört die Synthese weiterer Modellmaterialien sowie die Erweiterung der am MPI KOFO befindlichen Analytik, um Aktive Zentren für die Phosgensynthese und Deaktivierungsmechanismen aufzuklären. Darüber hinaus wird der Einfluss der im Konvertergas befindlichen Begleitstoffe auf den Katalysator und die Adsorption von Cl2 untersucht.

Teilvorhaben N1-2

Das Projekt "Teilvorhaben N1-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Climeworks Deutschland GmbH durchgeführt. Entwicklung einer optimierten, MW tauglichen DAC-Anlage zur Kopplung mit der Co-Elektrolyse-SOEC und der FT-Synthese. Ziel des Arbeitspaketes ist der Bau und Langzeittestbetrieb eines ca. 150 kWel Co-Elektrolysesystems (im Folgenden Co-SOEC) auf Basis der Resultate aus Phase 1 des Kopernikus Projekts Power-to-X. DAC und Co-SOEC sollen in den Anlagenverbund des Energy Lab 2.0 am KIT integriert werden, in dem bereits eine modulare FT-Syntheseanlage im passenden Format sowie der Großteil der benötigten Peripherie inklusive der erforderlichen Sicherheitseinrichtungen vorhanden ist. Die integrierte Anlage soll zur Validierung des Konzepts der Kopplung von DAC, Co-SOEC und FT-Synthese genutzt werden und umfassende Daten für eine technische Prozessanalyse sowie eine technoökonomische und Nachhaltigkeitsbewertung liefern. Climeworks wird eine Megawatt-taugliche DAC Anlage zum Einsatz bringen und mit den Ergebnissen aus den vorherigen Projekten verknüpft. Die Erkenntnisse aus dem integrierten Betrieb, der Optimierung der CO2- und Wasserübergabe, der Lastwechselversuche, den neuartigen Wartungskonzepten sowie der Optimierung der Wärmeeinbindung werden auf dieses von Climeworks neu entwickelte Anlagenkonzept erstmalig angewandt. Dazu wird ein Basic Engineering durchgeführt, welches diese Erkenntnisse zusammenfasst und auswertet. Nach Optimierung des Gesamtkonzeptes und Nachweis der Machbarkeit und Übertragbarkeit der Ergebnisse wird ein Detail Engineering für die Anlage erstellt, die Anlage gebaut, in Betrieb genommen und über mehrere Monate kontinuierlich betrieben. Das Ziel ist während dem Betrieb Parameter für den industriellen Anlagenmaßstab (Kopernikus III) zu gewinnen und ein Basic Engineering zu entwickeln, um die Machbarkeit der nächsten Stufe nachweisen zu können. Des weiteren wird Climeworks am Roadmapping teilnehmen. Das Hauptziel der Arbeiten liegt in der Organisation, Durchführung und Protokollierung der Treffen im Rahmen des Roadmapping.

Teilprojekt G

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.

EnSAG Phase II: Wälder und Ökosysteme

Das Projekt "EnSAG Phase II: Wälder und Ökosysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fach Umweltfernerkundung und Geoinformatik durchgeführt. Die EnMAP Sciene Advisory Group (EnSAG) unterstützt den wissenschaftlichen PI am Helmholtz-Zentrum Potsdam GFZ bei der Koordination der wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitungen des Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP). Zu den Aufgaben der EnSAG gehören u.a. (i) die Erstellung und Aktualisierung des EnMAP Science Plans, (ii) die Vorbereitung und Durchführung von Workshops und Schulungen, (iii) die Koordination und Vernetzung von nationalen und internationalen Aktivitäten im Bereich der hyperspektralen Fernerkundung, sowie (iv) die Entwicklung von Algorithmen zur Verarbeitung und Analyse hyperspektraler Daten und deren Implementierung in das, im Rahmen des Projektes entwickelte, frei verfügbare Softwarepaket EnMAP-Box. Innerhalb des Projektes 'EnSAG Phase II' soll die erfolgreiche Arbeit der EnSAG durch die Bearbeitung neuer wissenschaftlicher Herausforderungen im Bereich der Hyperspektralfernerkundung fortgeführt werden. Die Trierer Arbeitsgruppe 'Forests and Natural Ecosystems' bearbeitet dabei folgende Themen: - Entwicklung von Algorithmen zur abbildenden Spektroskopie für Fragestellungen der Forstwirtschaft und zur Bewertung von Waldökosystemen. Untersuchung von fünf Schwerpunktbereichen: Klassifikation von Baumarten und Entwicklungsphasen, Forstliche Wachstums-modellierung unter Einbindung fernerkundlicher Daten, Erfassung struktureller Veränderungen und Gradienten in Waldökosystemen, Charakterisierung von Zustand und Dynamik ökophysiologischer Vegetationsparameter und die Weiterentwicklung und Nutzung physikalisch basierter Reflexionsmodelle - Untersuchung von Synergien zwischen hyper- und multispektralen Aufnahmesystemen wie Sentinel-2 - Nutzung des eigenen flugzeuggestützten Aufnahmesystems für die Simulation von EnMAP Daten - Datenvalidierung durch Abgleich mit Referenzmessungen im Gelände und durch Labor- und Feldexperimente. Anwendungspotenzial: Die Ergebnisse sollen nutzbar sein für: - Überwachung von Forstökosystemen vor dem Hintergrund globaler und regionaler Klimaveränderungen - Erfassung von Kalamitäten und Stresssymptomen - Charakterisierung relevanter Ökosystemleistungen, wie etwa Holzproduktion und verfügbare Vorräte - Bereitstellung von Grundlagendaten zur forstlichen Planung und standortgerechtem Management. Potentielle Nutzer sind: - Forsteinrichter, Waldbesitzer und Holzindustrie - Waldökologen, Klimatologen und weitere Forscher. Weitere Ergebnisse: Die Software 'EnMAP Box' kann unter der Adresse http://www.enmap.org/?q=enmapbox kostenfrei herunter geladen werden. Die innerhalb des Vorhabens erhobenen Daten (Fernerkundungsdaten inkl. Zugehöriger In-Situ-Messungen) werden nach Klärung der nutzungsrechtlichen Rahmenbedingungen ebenfalls zur Verfügung gestellt.

FACCE SURPLUS 3: MISCOMAR+ - Miscanthus für kontaminiertes und marginales Land

Das Projekt "FACCE SURPLUS 3: MISCOMAR+ - Miscanthus für kontaminiertes und marginales Land" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Nachwachsende Rohstoffe in der Bioökonomie (340b) durchgeführt. Im MISCOMAR+ Projekt sollen die im MISCOMAR Projekt begonnenen Arbeiten weitergeführt und identifizierte Probleme beim Miscanthusanbau auf marginalen, kontaminierten und industriell-geschädigten Flächen angegangen werden. Die erschwerten Bedingungen auf solchen Flächen machen sich insbesondere bei der Etablierung von Miscanthus bemerkbar. Daher sollen im MISCOMAR+ Projekt Etablierungsmethoden geprüft werden, die diese entscheidende Phase optimieren und insbesondere das Verlustrisiko begrenzen können. Als Dauerkultur ist Miscanthus in der Regel bodenschonend und trägt zum Aufbau organischer Substanz (z.B. Humus) im Boden bei. Dies kann insbesondere auf geschädigten Böden eine großer Vorteil sein und zur Förderung der Bodenqualität und Fruchtbarkeit beitragen. Im Rahmen des MISCOMAR+ Projektes sollen daher die Langzeit Auswirkungen des Miscanthusanbaus auf die Bodenqualität und Fruchtbarkeit insbesondere auf marginalen, kontaminierten und geschädigten Böden untersucht und quantifiziert werden. Für die Verwertung von Biomasse von kontaminierten Böden scheiden in der Regel Verbrennung und Biogasproduktion aus rechtlichen Gründen aus, um eine ungewollte Verbreitung der Schadstoffe auf andere Flächen zu vermeiden (z.B. in der Flugasche oder über den Biogasgärrest). Daher sollen in MISCOMAR+ neue Verwertungsrichtungen für Miscanthusbiomasse im allgemeinen und für Biomasse von kontaminierten Flächen im speziellen untersucht werden. Vielversprechende Nutzungsrichtungen sind hierbei die thermochemische Vergasung der Biomasse bei Temperaturen die vermeiden, dass Schwermetalle mit der Flugasche ausgetragen werden und die Verwertung des erzeugten Gases entweder zur Energieerzeugung oder zur Biokraftstoffherstellung. Eine weitere vielversprechende Verwertungsoption ist der Einsatz von Miscanthusfasern in der Papierherstellung für Verpackungsmaterialien. Beide Verwertungsrichtungen sollen in MISCOMAR+ geprüft und hinsichtlich Nachhaltigkeitskriterien beurteilt werden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Im Projekt SysBioTop-Moving ist BASF verantwortlich für die dynamische Metabolommessungen für ausgewählte DILI (drug-induced liver injury/ Substanz-induzierte Leberschädigung)-Substanzen und die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs von Substanzkonzentrationen in vitro. Mit diesen Daten, die in die 'Multi-Pathway'-Modelle integriert werden, wird BASF dazu beitragen, Datenlücken aus SysBioTop zu schließen (s. WP 1). Darüber hinaus wird BASF zusammen mit Unilever eine Liste industrierelevanter Testsubstanzen erstellen, die in der finalen Phase des Projektes verwendet werden (s. WP 2, WP 4). In WP 1 wird BASF durch Metabolom-Daten zur Entwicklung eines Modells basierend auf verschiedenen Stress-Signalwegen für bereits existierende HepG2-Daten beitragen. Im Vergleich zu den in SysBioTop generierten Daten können dabei durch die Verwendung einer weiterentwickelten, neuen Technologie, die einen erhöhten Probendurchsatz erlaubt, zusätzliche Zeitpunkte und Konzentrationen in die Versuche einbezogen werden. Die Messung der Substanzkonzentrationen in den Zellkulturen wird es den Projektpartnern ermöglichen, kinetische Modellierungen (PBPK, Physiology-based pharmacokinetics) sowie in-vitro-in-vivo-Extrapolationen (IVIVE) durchzuführen. In WP2 werden iPSC (induced pluripotent stem cells/ induzierte pluripotente Stammzellen)-basierte Reporterzelllinien, die im Rahmen des EU-ToxRisk-Projektes entwickelt wurden, zu Zellen differenziert, die Hepatozyten, Cardiomyocyten und neuronale Zellen repräsentieren. BASF wird - wo möglich - in der Folge für diese Zellen selektive Metabolomdaten generieren. In WP 4 sollen die zu entwickelnden Modelle zur schädlichen Wirkung von Substanzen durch die Untersuchung neuer Substanzen validiert werden. Diese neuen Substanzen werden von den Industriepartnern BASF und Unilever ausgewählt und dann in der vorgesehenen Testbatterie untersucht und bzgl. ihrer schädigenden Wirkung vorhergesagt.

EnSAG Phase II: Küsten- und Binnengewässer

Das Projekt "EnSAG Phase II: Küsten- und Binnengewässer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Institut für Küstenforschung durchgeführt. Die EnMAP Sciene Advisory Group (EnSAG) unterstützt den wissenschaftlichen PI am Helmholtz-Zentrum Potsdam GFZ bei der Koordination der wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitungen des Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP). Zu den Aufgaben der EnSAG gehören u.a. (i) die Erstellung und Aktualisierung des EnMAP Science Plans, (ii) die Vorbereitung und Durchführung von Workshops und Schulungen, (iii) die Koordination und Vernetzung von nationalen und internationalen Aktivitäten im Bereich der hyperspektralen Fernerkundung, sowie (iv) die Entwicklung von Algorithmen zur Verarbeitung und Analyse hyperspektraler Daten und deren Implementierung in das, im Rahmen des Projektes entwickelte, frei verfügbare Softwarepaket EnMAP-Box. Innerhalb des Projektes 'EnSAG Phase II' soll die erfolgreiche Arbeit der EnSAG durch die Bearbeitung neuer wissenschaftlicher Herausforderungen im Bereich der Hyperspektralfernerkundung fortgeführt werden. Am HZG werden folgende Schwerpunkte bearbeitet: - Entwicklung von Verfahren zur hyperspektralen Datenanalyse zu den Themen Atmosphärenkorrektur über Wasser sowie Herleitung hydro-optischer Eigenschaften für die Bestimmung von Wasserinhaltsstoffen wie Schwebstoffe, Phytoplankton und Gelbstoff - Entwicklung von Verfahren zur Analyse hyperspektraler Daten ähnlich wie bei MERIS, OLCI (Sentinel 3 ) - Nutzung von neuronalen Netzen die mit Hilfe von simulierten Reflexionsspektren trainiert und als nicht-lineare multiple Regressionsverfahren verwendet werden - Untersuchung des Potentials hyperspektraler Daten für die Unterscheidung von Phytoplanktongruppen - Validierung der entwickelten Verfahren durch Abgleich mit in-situ gemessenen Reflexionsspektren sowie anderen hyperspektralen Sensoren (Chris-Proba, HICO, HySpex). Anwendungspotenzial: Das Vorhaben untersucht die Möglichkeiten mit hyperspektralen Satellitensystemen wie EnMAP Gewässer besser zu charakterisieren als mit multispektralen Systemen bisher möglich ist. Insbesondere die Trennung und Erkennung verschiedener Algengruppen und dabei verschiedener Gefährdungspotentiale ist ein mittel- bis langfristiges Ziel. Ebenso sind bisherige Satellitensysteme mit der für kleine Strukturen in Binnen- und Küstennahe Gewässer notwendigen geographischen Auflösung noch nicht in der Lage die Biooptik ausreichend zu erkennen. Durch verbesserte satellitenbasierte Informationsprodukte kann z.B. das Monitoring wichtiger Wasserreservoirs wesentlich verbessert werden. Weitere Ergebnisse: Die Software 'EnMAP-Box' kann unter der Adresse http://www.enmap.org/?q=enmapbox kostenfrei heruntergeladen werden. Die innerhalb des Vorhabens erhobenen Daten (Fernerkundungsdaten inkl. zugehöriger In-Situ-Messungen) werden nach Klärung der nutzungsrechtlichen Rahmenbedingungen ebenfalls zur Verfügung gestellt.

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