Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Fritz-Haber-Institut durchgeführt. Aufgabe des Teilvorhabens ist die nanoskalige analytische Charakterisierung der in den verschiedenen Arbeitspaketen generierten Proben. Hierfür werden komplementäre Methoden der analytischen Elektronenmikroskopie eingesetzt. Neben der Größenverteilung und Strukturaufklärung von kleinen Partikeln spielt die Identifizierung der Bestandteile eine wesentliche Rolle. Da die zu untersuchenden Probenbestandteile vorwiegend amorph strukturiert sind, erfolgt die stoffliche Identifizierung über die Analyse der chemischen Zusammensetzung mithilfe von spektroskopischen Methoden. Mithilfe der Elektronenbeugung und der daraus ermittelten radialen-Paarverteilungsfunktion soll die lokale Umgebung von Atomen ermittelt werden. Durch die Kombination von spektroskopischer und geometrischer Information können Funktionelle Gruppen identifiziert und zur Differenzierung unterschiedlicher Kunststoffe herangezogen werden. Aus der kombinierten strukturellen und chemischen Charakterisierung auf atomarem Niveau wird es möglich sein, Rückschlüsse auf die Alterungsvorgänge und den Einfluss physikalischer oder chemischer Einwirkung zu ziehen. Ziel des Teilprojekts ist es, aus den gesammelten Proben Informationen für die Bewertung der Probenentnahme zu liefern und insbesondere, essentielle Beiträge zum Verständnis der Materialchemie, die bei der Alterung und den Wechselwirkungen mit der Umgebung ausschlaggebend ist, zu liefern. .
Das Projekt "Vollständige Charakterisierung von Schwerewellen über dem Alpenraum: ein Beitrag zur Verbesserung der regionalen Klimamodellierung (VoCas-ALP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens wird eine vollständige Beschreibung von dynamischen Prozessen (Schwerewellen und planetaren Wellen) über dem Alpenraum und dem bayerischen Voralpenraum durchgeführt. Die Charakterisierung erfolgt aufbauend auf Messungen auf der UFS und des meteorologischen Observatorium am Hohenpeißenberg, beim DLR in Oberpfaffenhofen und auf dem Sonnblick Observatorium in Österreich. Zusätzlich basiert das Projekt wesentlich auf Messungen am Observatorium Otlica in Slowenien. Slowenien wird damit aktiv als Partner in das VAO (Virtuelles Alpenobservatorium) einbezogen. Erstmals soll eine Tomografie, d.h. eine dreidimensionale Abbildung von Schwerewellenstrukturen in der oberen Mesosphäre mit spektroskopischen Messungen mit IR-Kameras in hoher räumlich-zeitlicher Auflösung erfolgen.
Das Projekt "Forschungscampus Elektrische Netze der Zukunft - Projekt 2: Anlagen- und Netztechnik für Mittelspannungs-Gleichspannungsanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institute for Power Generation and Storage Systems durchgeführt. In diesem Projekt des Forschungscampus Elektrische Netze (FEN) der Zukunft werden die elektrischen Komponenten und Systeme, die für den Aufbau und den Betrieb von Gleichspannungsnetzen erforderlich sind, weiterentwickelt. Gleichspannungsnetze versprechen eine Reihe von technologischen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Drehspannungsnetzen, unter anderem eine höhere Effizienz und höhere Flexibilität bei der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Im Forschungscampus Elektrische Netze der Zukunft werden in einem Projektverbund verschiedene Aspekte von Gleichspannungsnetzen mit einem Fokus auf die Mittelspannungsebene erforscht. Die Forschungsarbeiten aller vier Projekte des Projektverbundes werden an der RWTH Aachen in direkter Kooperation mit einer Gruppe von assoziierten Partnern durchgeführt. Die einzelnen Projekte sind in den Forschungscampus eingebunden und stehen untereinander in Beziehung. Die technologischen und wirtschaftlichen Entwicklungen der Leistungselektronik offerieren über die bekannten Anwendungen hinaus neue Potenziale. Es kann heute davon ausgegangen werden, dass elektronische Komponenten und die Gleichspannungstechnik insgesamt auch in den Spannungsebenen der Verteilungsnetze (Mittelspannung, Niederspannung) interessante Lösungsoptionen bieten. Allerdings sind für einen breiten Einsatz der Gleichspannungstechnik in diesen Spannungsebenen noch wesentliche Fragestellungen zu klären, die sowohl die Systemintegration (Regelung, Schutztechnik etc.) als auch die Entwicklung leistungsfähiger, effizienter und zuverlässiger Komponenten und Anlagen betreffen. Dieses Vorhaben hat zum Ziel, die Anforderungen an die benötigten Komponenten und Systeme zu analysieren und zu identifizieren und darauf basierend neue Komponenten zu entwickeln und zu testen. Die einzelnen Arbeitspakete des Vorhabens sind: AP1 Gleichspannungswandler - AP2 Leistungshalbleiterbauelemente - AP3 Transformatoren für Mittelfrequenz - AP4 Schalten von DC, Schutztechnik - AP5 Isolation bei hochfrequenter Belastung - AP6 Kabelsysteme.
Das Projekt "Teilvorhaben: Zuverlässigkeitsbewertung von PV-Modulen mittels numerischer und experimenteller Schnelltests sowie Ursachenaufklärung von Fehlerbildern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Center für Silizium Photovoltaik CSP durchgeführt. Photovoltaik(PV)-Module mit hohen Wirkungsgraden und geringen Fertigungskosten sind nur von Vorteil, wenn Lebensdauer und Gesamtertrag hoch sind. Deshalb werden Methoden untersucht, welche die Degradation der Module durch Umwelteinflüsse und den Erfolg von Gegenmaßnahmen quantitativ vorhersagen können. Von einer gesicherten Statistik über tatsächlich vorkommende Fehler an PV-Modulen ausgehend, werden die physikalischen und chemischen Grundlagen der Degradationsmechanismen wie Feuchtekorrosion und UV-Lichtalterung sowie standortspezifische Einwirkungen durch Sandstürme oder Hagelschlag genau untersucht. Durch numerische FEM-Simulationen (Finite-Elemente-Methode) und Klimakammerprüfungen werden die Alterungsmodelle auf reale Belastungen der PV-Module in verschiedenen Klimaregionen übertragen.
Das Projekt "Does traditional Alpine farming alter greenhouse gas emissions and C-turnover in remote mountain streams? (Marie Heim-Voegtlin Beiträge)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Faculte de l'Evironnement Naturel, Architectural et Construit (ENAC), IIE, Stream Biofilm and Ecosystem Research Laboratory (SBER) durchgeführt. Because inland waters only cover a small portion (6-15%) of the terrestrial surface they are often not regarded as an important component of the global carbon (C) cycle. However, as part of the terrestrial landscape these active, rather than passive, conduits receive and transform substantial amounts of organic C. In fact, the global carbon dioxide (CO2) emissions from inland waters was estimated to be about 1.4 Gt C year-1 corresponding to about 50 % of the terrestrial C sink. Together with methane (CH4) this results in C emissions from inland waters that correspond to about 75 % of the terrestrial sink. However, there is a large degree of uncertainty in these estimates as most studies on rivers and streams have focused on CO2 emissions, with little research performed on CH4 emissions and turnover processes. Furthermore, studies on C-fluxes and turnover processes in small streams are highly under-represented. Thus, the overall objective of this proposal is to study the dynamics of C fluxes (CO2 and CH4), and the pathways of CH4 production in Alpine streams influenced by managed Alpine pastures, thereby adding another puzzle piece to the understanding of C-cycling in small streams It is still common in Switzerland to drive livestock up into the Alps for summer farming and grazing. However, the associated fecal and urine deposits may strongly influence the species composition of the vegetation in mountain meadows, the quality of soil organic matter and thus dissolved organic matter quality entering adjacent streams. Once the organic matter enters the stream in particulate and/or dissolved form, it will be degraded by microbes either aerobically or anaerobically (or both) while producing CO2 and CH4. CH4 can be produced via acetate fermentation or CO2 reduction. Which of these two pathway used for CH4 production depends on the quality and age of the organic matter. The effect of Alpine summer farming on C emissions (CO2 and CH4) and C turnover processes will be investigated in headwaters draining intensely farmed Alpine/subalpine pastures. A field study will be performed based on 1) a stable isotope approach, 2) resolving CH4 and CO2 fluxes, 3) investigating the CH4 production pathways and 4) changes in microbial communities.
Das Projekt "Teilvorhaben FCS GmbH: Messtechnik des Übertragungskanals - Messkampagnen an Zielsystemen - Flugvermessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FCS Flight Calibration Services GmbH durchgeführt. Ausgangspunkt des Projektes ist die reproduzierbare Feststellung, dass Primär-Radaranlagen der Flugsicherung (zivil und militärisch), der Luftverteidigung sowie Radare der Wetterbeobachtung durch Windenergieanlagen (WEA) in ihrer Funktion gestört werden können, woraus betriebliche Einschränkungen resultieren. Aus dieser bekannten Störwirkung beim Radar leiten Flugsicherungsorganisationen auch eine potentielle Beeinträchtigung von terrestrischen Navigationsanlagen (VOR) ab. Damit werden Genehmigungsverfahren von WEA zunehmend auf dem Klageweg entschieden, wobei die Gerichte eine wissensbasierte, wissenschaftlich-technische Herangehensweise vermissen. Ziel des Projektes ist es daher, diese messtechnische Basis zu schaffen und aufbauend auf metrologischen Erkenntnissen über die elektromagnetische Signalbeeinflussung vereinheitlichte, reproduzierbare Kriterien und Rahmenbedingungen im Planungsprozess von WEA zu schaffen, damit eine klare Unterscheidung zwischen erwarteter Störwirkung und störungsfreiem Betrieb vorhergesagt und juristisch belastbare Genehmigungen erteilt werden können. Aufbauend auf fliegenden und präzisionsnavigierten Messplattformen (Multikopter oder Großhubschrauber) sollen die Feldverteilungen mit einem neuen generischen Verfahren in der Nähe von WEA rückgeführt auf Sl gemessen werden. Anschließend dienen diese Ergebnisse inkl. der Messunsicherheit zur Validierung numerischer Simulationen, wobei differenzierte Schwierigkeitsgrade herangezogen werden. Ein Ringvergleich unter den Gutachtern anhand eines Benchmark-Katalogs soll die Qualität der Sachverständigengutachten im Planungsprozess von WEA erhöhen. Die Verwertung erfolgt im Rahmen des erweiterten Dienstleistungsportfolios der Flugvermessung durch die beiden industriellen Partner in Deutschland und Europa, aber auch durch Lehrtätigkeit an der Universität Hannover sowie weitere wissenschaftliche Arbeiten im Rahmen des arcass-Schwerpunktes im Fachbereich Hochfrequenz und Felder der PTB.
Das Projekt "Numerische Analyse von Maßnahmen zur Druckstoßdämpfung bei Explosionen in Kühlwasserzulaufkanälen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut (EMI), Institutsteil Efringen-Kirchen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, validierte Modelle für die numerische Analyse von Dämpfungstechnologien für Explosionseinwirkungen in Kühlwasserzulaufkanälen zu entwickeln und mit Hilfe dieser Modelle bestehende und alternative Dämpfungskonzepte zu analysieren und zu bewerten. Betrachtet werden insb. alternative Konzepte, die keinen regelmäßigen Austausch von Dämpfungsmaterialien erfordern und damit wirtschaftliche Vorteile bieten. Zur Untersuchung von Maßnahmen der Druckstoßdämpfung sollen zunächst geeignete generische Konfigurationen definiert werden. Hierfür werden Berechnungsmodelle erstellt, mit denen die Phänomenologie der Druckstoßausbreitung durch numerische Simulation untersucht wird. In einer grundlegenden Analyse sollen die Modellierungsanforderungen, insbesondere bzgl. der Kavitation im Wasser und der Boden-Bauwerk-Interaktion, überprüft werden. Mit den so etablierten Modellen soll geklärt werden, wie die charakteristischen Abmessungen des Kanals und das umgebende Erdreich die Druckstoßausbreitung entlang des Kanals beeinflussen. Darauf aufbauend werden bestehende und alternative Maßnahmen zur Druckstoßdämpfung durch geeignete Modellierung und Simulation analysiert. Begleitend werden zur Validierung der Modelle und zur Überprüfung der Dämpfungskonzepte Detonationsexperimente in Modellkanälen durchgeführt. Im letzten Schritt sollen die alternativen Methoden hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, technischen Realisierbarkeit und des erforderlichen Aufwands bewertet werden.
Das Projekt "MiKlip-VESPA: Variabilität von Extremen, ihre Ursachen und Vorhersagbarkeit auf der dekadischen Zeitskala in Ensembeln von Klimasimulationen - Teilvorhaben 1: FUB (Modul E)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Meteorologie WE03, MILIEU - Centre for Urban Earth Systen Studies durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Identifikation und Diagnose von Prozessen, die ursächlich für das Zustandekommen dekadischer Klimavariabilität verantwortlich sind und somit die Grundlage für eine potentielle Vorhersagbarkeit auf der dekadischen Zeitskala bilden. Dabei wird ein Schwerpunkt auf die Erfassung von Variabilität und Vorhersagbarkeit hydro-meteorologischer Extreme (z.B. Winterstürme, Hochwasser, Schwer-Gewitter, Hagel) gelegt. So wird die Bedeutung tropischer Variabilitätsmoden mit vermutetem dekadischen Vorhersagepotential und deren möglichen Übertragungsmechanismen in die Extra-Tropen untersucht. Identifizierte Prozesse und deren physikalische Wirkungsweise sollen im dekadischen Vorhersagesystem (DWD) validiert werden. Gerade die Erfassung und Analyse von Extremereignissen und ihrem ursächlichen Zusammenhang zu dekadischer Variabilität stellt für die mittelfristige Planung und Adaption ökonomischer Strukturen eine zentrale Herausforderung dar. Zweiteiliger Arbeitsplan: Im ersten Teil findet eine Diagnose und Erfassung großskaliger tropischer bzw. hemisphärischer Variabilitätsmoden (RL1a, FU Berlin) und eine Untersuchung zum Zusammenhang zwischen großskaligen Variationsmoden und Extremen des westafrikanischen Monsuns (RL1b, Uni Köln). Darauf aufbauend sollen die für extra-tropische Extreme wesentlichen Übertragungsmechanismen untersucht werden (RL1c, FUB). Ein zweiter Teil (RL2, FUB) bestimmt mit einer dynamischen Regionalisierung die Variabilität lokaler (konvektiver) Extremereignisse.
Das Projekt "MiKlip-VESPA: Variabilität von Extremen, ihre Ursachen und Vorhersagbarkeit auf der dekadischen Zeitskala in Ensembeln von Klimasimulationen - Teilvorhaben 2: Uni Köln (Modul E)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Identifikation und Diagnose von Prozessen, die ursächlich für das Zustandekommen dekadischer Klimavariabilität verantwortlich sind und somit die Grundlage für eine potentielle Vorhersagbarkeit auf der dekadischen Zeitskala bilden. Dabei wird ein Schwerpunkt auf die Erfassung von Variabilität und Vorhersagbarkeit hydro-meteorologischer Extreme (z.B. Winterstürme, Hochwasser, Schwer-Gewitter, Hagel) gelegt. So wird die Bedeutung tropischer Variabilitätsmoden mit vermutetem dekadischen Vorhersagepotential und deren mögliche Übertragungsmechanismen in die Extra-Tropen untersucht. Identifizierte Prozesse und deren physikalische Wirkungsweise sollen im dekadischen Vorhersagesystem (DWD) validiert werden. Gerade die Erfassung und Analyse von Extremereignissen und ihrem ursächlichen Zusammenhang zu dekadischer Variabilität stellt für die mittelfristige Planung und Adaption ökonomischer Strukturen eine zentrale Herausforderung dar. Zweiteiliger Arbeitsplan: Im ersten Teil findet eine Diagnose und Erfassung großskaliger tropischer bzw. hemisphärischer Variabilitätsmoden (RL1a, FU Berlin) und eine Untersuchung zum Zusammenhang zwischen großskaligen Variationsmoden und Extremen des westafrikanischen Monsuns (RL1b, Uni Köln) statt. Darauf aufbauend sollen die für extra-tropische Extreme wesentlichen Übertragungsmechanismen untersucht werden (RL1c, FUB). Ein zweiter Teil (RL2, FUB) bestimmt mit einer dynamischen Regionalisierung die Variabilität lokaler (konvektiver) Extremereignisse.
Das Projekt "Electrical phenomena during carbon dioxide sequestration on the laboratory scale with respect to an electromagnetic monitoring" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität (TU) Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik durchgeführt.
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