Kann der Ausbau der Hafeneinfahrten an der deutschen Nord- und Ostseeküste mit dem Trend zu immer größeren Schiffe mithalten? Und wie können etwa Schleusenbauwerke an Flüssen und Kanälen für den Binnenschiffsverkehr mit überlangen Großmotorgüterschiffen fit gemacht werden? Leidet die Sicherheit des Verkehrs, wenn immer größere Schiffe die Wasserstraßen befahren? Mit den beiden Schiffsführungssimulatoren der BAW lassen sich Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit und der Qualität der Wasserstraßen schon in der Planungsphase überprüfen und Engpässe ihrer Befahrbarkeit analysieren. Der Trend zu immer größeren Schiffen erhöht die Anforderungen an See- ebenso wie an Binnenschifffahrtsstraßen. Kurzum, es wird allenthalben enger. Noch vor wenigen Jahrzehnten reichte es beispielsweise völlig aus, für die Trassenplanung in Binnengewässern die Fahrspurbreite und damit den Flächenbedarf eines Schiffes aus dem zu fahrenden Kurvenradius, den Schiffsabmessungen und dem Driftwinkel, den das Schiff in der Kurvenfahrt einnimmt, zu berechnen. Aber schon im Zuge des Wasserstraßenausbaus nach Berlin zu Beginn der 1990er Jahre zeigten sich deutlich die Grenzen dieses geometrischen Bemessungsverfahrens: Die bis dahin angestrebten Mindestradien von 600 m für 185 m lange Schubverbände und 110 m lange Großmotorgüterschiffe hätten zum Beispiel beim Ausbau der Havel bei Berlin zu gewaltigen Landschaftsveränderungen in einem Naturschutzgebiet geführt.
Im Rahmen dieses Projekts soll das Wolkenpartikelinstrument PHIPS-HALO des KIT um die Messung der winkelabhängigen Polarisation von einzelnen Eispartikeln im rückwärtigen Streuwinkelbereich erweitert werden. Diese Messung ergänzt die bestehenden PHIPS-HALO-Messmethoden zur Erfassung der Partikelform sowie der winkelabhängigen Streufunktion. Die neuen Messmöglichkeiten des PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpakets des KIT werden in der Wolkensimulationskammer AIDA umfangreich getestet und charakterisiert, um diese am Ende der ersten Förderperiode für Messungen auf HALO zur Verfügung zu haben. Dadurch werden schon im Vorfeld der nächsten, für den Winter 2018/2019 geplanten Zirrusmission neuartige relevante Datensätze gewonnen, die von großem Nutzen für die Atmosphärenwissenschaft sein werden. Zusätzlich zu den Labormessungen, soll das verbesserte PHIPS-HALO Instrument sowie das PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpaket im Rahmen des Projekts auch auf anderen Messflugzeugen betrieben und getestet werden. Mit den erweiterten Messmöglichkeiten des PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpakets können in zukünftigen HALO-Missionen Validierungen von Satellitenbeobachtungen durchgeführt werden, die sich auf Polarisationsmessmethoden stützen. Da diese Messmethoden sehr empfindlich auf die Komplexität der Form sowie der Oberflächenrauheit der Eispartikel sind, könnte auf Basis solcher Validierungsmissionen die Frage geklärt werden, ob die Eispartikelkomplexität eine dominante mikrophysikalische Eigenschaft von Zirren ist. Sollte dies der Fall sein, würden Wolkeneispartikel einen deutlich anderen Strahlungseinfluss auf den Wärmehaushalt der Erde haben als bisher angenommen.
Das Konzept des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' basiert auf der Erhebung grundlegender Aspekte der Emissionsbildung sowie die Auswirkung geringfügiger Änderung der Brennstoffqualität bzw. der Brennstoffzusammensetzung, die in der Vorprojektphase definiert wurden bzw. in der ersten Projektphase im Rahmen der Detailplanung definiert werden. Ziel ist es die Zusammenhänge zwischen Brennstoffzusammensetzung, insbesondere der aschebildenden Elementgehalte, deren kritische Konzentrationen sowie deren Auswirkung auf die Staub- und NOx-Emissionen unter Prüfstandsbedingungen herauszufinden. Mit Hilfe des Projektes soll erhoben werden, welche Auswirkungen Änderungen des Asche- bzw. Stickstoffgehaltes (ev. auch Kaliumgehalt) im Brennstoff auf das Emissionsverhalten im Voll- und Teillastbetrieb haben. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit unterschiedlichen Kesseltypen und definierten Brennstoffqualitäten geplant. Die Variation der Brennstoffqualität bezieht sich auf die aerosolbildenden Elemente- und Stickstoffgehalte. Diese sollen innerhalb der in den aktuellen Brennstoffnormen geforderten Grenzwerte liegen. Für die Beurteilung von geringen Änderungen in der Brennstoffqualität und -zusammensetzung, existieren derzeit noch massive Kenntnisdefizite die mit Hilfe des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' beseitigt werden sollen. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am akkreditierten Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit mindestens 3 unterschiedlichen Kesseltypen und mindestens 3 unterschiedlichen definierten Brennstoffqualitäten (mit Variation des Asche- und Stickstoffgehaltes am unteren, mittleren und oberen Bereich der Grenzwerte) geplant. Die für die Verbrennungsversuche benötigten Feuerungsanlagen, sowie die personellen Ressourcen zur Installation, Wartung und für etwaige bauliche Veränderungen der Anlagen werden von den Firmenpartnern zur Verfügung gestellt. Ein weiteres Ziel des Projektes PrüfReal - Bench Tests ist die Untersuchung der Entstehung und Herkunft der NOx-Emissionen bei der Verbrennung von Holzbrennstoffen. Mittels Untersuchung der Stickstoffisotopie der Stickoxide soll der Einfluss des Luft- und Brennstoffstickstoffes auf die NOx-Emissionen bei der Holzverbrennung neu beleuchtet und bestehende Theorien zur Stickoxid-Entstehung überprüft werden. Die Ergebnisse des Projektes 'PrüfReal' werden in einem Bericht zusammengefasst und sollen den nationalen und internationalen Interessensvertretern der österreichischen Biomasseheizkesselhersteller als Diskussionsgrundlage für zukünftige Grenzwertdebatten und Normierungen dienen.
Das Forschungsvorhaben 'ForschungsWKA Bannetze' bildet die Phasen 3 und 4 eines 8-Stufen-Plans, von dem bereits die Phasen 1 und 2 mit der Erarbeitung theoretischer Grundlage an der TU Braunschweig abgeschlossen werden konnten. Das Vorhaben umfasst fünf Teilvorhaben: 1. Teilvorhaben: Errichtung eines Forschungswasserkraftwerks in Kombination mit einem umfangreichen experimentellen Versuchsprogramm im Kurz-, Mittel- und Langzeitbereich. 2. Teilvorhaben: Experimentelle Untersuchungen im Wasserbaulabor an einem Modellwasserrad im Maßstab 1:10 und an einem physikalischen Flussabschnittsmodell im Maßstab 1:25, welches die Forschungswasserkraftanlage Bannetze detailgetreu abbildet. 3. Teilvorhaben: Begleitende analytische und numerische Untersuchungen zu Wasserrad und -anlage zur Entwicklung entsprechender Berechnungsmodelle und -verfahren. 4. Teilvorhaben: Optimierung der Forschungswasserkraftanlage Bannetze und Weiterentwicklung der neuen Technologie. 5. Teilvorhaben: Ökologische Begleitforschung am Großrad, an der Wasserkraftanlage, der Horizontalrechenanlage und an der Abstiegsanlage mit dem kombinierten Sediment- und Treibgutableiter. Das Projekt ist in sechs Arbeitspakete unterteilt. AP 0 beinhaltet alle koordinativen Aufgaben und umfasst auch das wichtige Thema Kommunikation. Bei AP 1 liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung und Berechnung der Wasserkraftmaschine und des Wasserkraftwerks, was hauptsächlich von der TUBS mit Unterstützung der SZFG-TP und SZFG-TZ und SZMF durchgeführt wird. In AP 2 werden die notwendigen Bau- und Ausschreibungsunterlagen durch die Neubauabteilung zusammengestellt und in AP 3 werden die entsprechenden Komponenten gefertigt bzw. deren externe Fertigung intensiv begleitet und überwacht. Der Aufbau und die Inbetriebnahme des Wasserkraftwerks in Begleitung von Ingenieuren der SZFG-Energiewirtschaft erfolgt in AP4. Der spätere Forschungsbetrieb inklusive der ökologischen Begleitforschung durch die TUBS wird in AP5 bearbeitet.
Eine realitätsnahe Bewertung der Risiken für die Vegetation durch bodennahes Ozon kann nur erfolgen, indem man den Ozonfluss in die Pflanze bewertet. Dafür wurde in Arbeitsgruppen der Genfer Luftreinhaltekonvention (CLRTAP) die Methode zur Berechnung der Phytotoxischen OzonDosis (POD) entwickelt. Einige wichtige Datengrundlagen zur Anwendung des POD-Modells bei Wäldern sind noch unsicher. Das Projekt soll bestehende Wissenslücken schließen bzw. verringern. In Klimakammer-Experimenten bzw. Freiland-Messungen werden die bisher genutzten Dosis-Wirkungsfunktionen sowie ausgewählte Eingabeparameter für die Modellierung des Ozonflusses überprüft. Darüber hinaus werden Wechselwirkungen von Faktoren des globalen Wandels (Klimaveränderungen, erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre) mit der Ozonbelastung untersucht.
Vorhabensziel: Untertage Gasspeicher (UGS) sollen für eine höhere Frequenz und z.T. auch Amplitude von Speicheroperationen ausgelegt werden. Der Einfluss zyklischer Belastungen auf die Funktionalität und Sicherheit von UGS stehen deshalb im Fokus des Vorhabens und sollen skalenübergreifend sowohl qualitativ als auch quantitativ betrachtet werden. Ziel ist eine holistische Betrachtung betriebsbedingter Eigenschaftsänderungen von Speicher, Deckgebirge und deren Anbindung an technischen Einrichtungen (z.B. Bohrungen). Eng verzahnte experimentelle und numerische Untersuchungen bilden die Basis für Modellvorhersagen, die mit Feldbeobachtungen validiert werden. Diese Modelle werden für Szenarien-Betrachtungen an generischen und realen Speichern genutzt, um optimierte Verfahrensweisen für den Betrieb abzuleiten. Vorhabensbeschreibung: Laborexperimente sind unabdingbar, um die Effekte des Ein-und Ausspeicherns auf UGS quantitativ zufassen. Das zyklische Be- und Entlasten eines UGS lässt sich im Labor durch sog. zyklische Kompressibilitätstests simulieren. Das Gesteinslabor Dr. Eberhard Jahns hat 20 Jahre Erfahrung mit geomechanischen Laborexperimenten. Schwerpunkte der Laborarbeiten bilden Poroelastizität und Kompressibilität. Das Gesteinslabor wird vollständige Kompressibilitätstests und CPV-Tests an Reservoirgestein und dessen Deckgebirge ausführen, um den Übergang von elastischem zu inelastischem Materialverhalten zu dokumentieren und zu quantifizieren. An den Deckschichtproben werden vor und nach den Belastungstests Permeabilität und kapillarer Sperrdruck bestimmt, um die Auswirkung zyklischer Belastung auf die Dichtigkeit von Speicherdeckschichten zu untersuchen. 2017: Entgegennahme Kernmaterial; Kompressibilitätstests (KT) Reservoir (R). 2018: CPV-Tests R; Sperrdrucktests (SDT) ungestörte Deckschicht (D); KT D. 2019: CPV D; SDT D gestört; Abschlussbericht Der ausführliche Arbeitsplan ist als Anlage beigefügt (bzw. siehe V09a).
Eine sichere und effiziente Speicherung großer Energiemengen ist entscheidend für das Gelingen der Energiewende. Als chemischer Energieträger ist Erdgas, insbesondere Methan (aus Kohlenwasserstofflagerstätten, Power to Gas etc.) auf absehbare Zeit das Rückgrat für kurz-, mittel- und langfristige Speicherung großen Energiemengen. Wegen Bedarfsschwankungen werden v.a. in Deutschland die Untergrundspeicher (UGS) zyklischen Belastungen ausgesetzt, Kavernenspeicher ebenso wie Porenspeicher. Das Vorhaben SUBI fokussiert auf zeitliche Veränderungen der Funktionalität (z.B. Speichervolumen und Permeabilität) und Sicherheit von UGS und deren Überwachung beim Betrieb bis hin zur Speicherverwahrung. Dabei steht die langfristige Sicherung von Schutzgütern (z.B. oberflächennahes Grundwasser) im Mittelpunkt. Dazu müssen die Eigenschaftsänderungen von Speichergestein und Deckgebirge qualitativ, quantitativ und skalenübergreifend verstanden werden, um geeignete Handlungsanweisungen ableiten und den Nachweis für sicheren Speicherbetrieb bzw. Speicherverwahrung führen zu können. Betrachtet wird daher die zeitliche Veränderung der Integrität des Speichersystems mit für die Sicherheit von Speichern wesentlichen Komponenten in einem ganzheitlichen Ansatz: Technische Untertage-Infrastruktur (insbes. die Bohrungsintegrität), das Speichergestein (Salzkaverne oder Porenspeichergestein), Barrieregestein (Deckgebirge), sowie natürliche (Störungen) und anthropogene Diskontinuitäten (Ankopplung Bohrung-Gestein). Dabei müssen komplexe Wechselwirkungen zwischen den natürlichen und anthropogenen Bestand-teilen des Systems integriert betrachtet werden. Die zyklische Belastung des Untergrunds durch Ein- und Ausspeicherung führt zu zeitlich variierenden Porendrücken, daran gekoppelten Änderungen des lokalen und regionalen Spannungsfelds und damit zu Deformationen im Speicher sowie der Bohrlochumgebung. Die Kombination von Experimenten und numerischen Modellen, die z.B. mit in-situ Beobachtungen u. Fernerkundungsmethoden validiert werden, bildet die Basis für Speicherszenarien an realen und modellhaften Speichern, um optimierte Verfahrensweisen für Betrieb und Nachbetriebsphase abzuleiten, zur Steigerung der Sicherheit bei erhöhter zyklischer Belastung. Für konkrete Reservoire wird für den zurückliegenden Betrieb ein History Match durchgeführt und bewertet, um über Vergleich modellierter Deformationen mit Beobachtungen das Prozessverständnis zu verbessern. Dabei sollen zyklische Signalanteile der PSInSar-Satelliten Sentinel zur Erfassung von betriebsbedingten Subsidenz- und Hebungsraten durch neue Algorithmen extrahiert und mit aus Speicherbetriebsdaten extrahiertem Deformationen verglichen werden. Über die Kombination von Modellrechnungen und Beobachtungen auf unterschiedlichen Skalen, sollen die Beobachtungsgrößen extrahiert werden, welche besonders sensitiv für ein Frühwarnsystem für kapazitäts- und sicherheitsrelevante Alterungserscheinungen verwendet werden können.
Das übergeordnete Ziel ist die Reduzierung der Herstellungskosten von Tiefbohrungen auf Geothermie durch eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verbesserte Kontrolle der mechanisch-dynamischen Bohrbedingungen. Ein effektiver Bohrprozess wird durch Unstetigkeiten im Gebirge, wie insbesondere die bei Geothermiebohrungen häufig anzutreffenden Störungszonen, behindert. Dadurch werden unerwünschte Schwingungen und Dynamikvorgänge in der untertägigen Bohrgarnitur generiert, die Bohrfortschritt und Lebensdauer wesentlich verringern. In 2 Teilvorhaben soll über realitätsnahe HIL-Simulationen untersucht werden, wie unerwünschte Schwingungen in typischen Geothermie-Gesteinshorizonten vermieden oder zumindest signifikant reduziert werden können. Hierbei werden virtuelle Bohrstränge mit realen Bohrgarnituren unter voller Berücksichtigung der Dynamikwechselwirkungen in Echtzeit gekoppelt. Im Teilvorhaben des IDS werden drei Teilprojekte bearbeitet (TP 3, 4, 5) In TP3 wird ein virtuelles Echtzeit-Bohrstrangmodell zur Interaktion mit dem Hardware-Teilbohrstrang (TP1/2 DSC) entwickelt. Durch geeignete Kopplung mit den Aktuatoren kann damit die Gesamtdynamik beliebig langer Bohrstränge explizit berücksichtigt werden. Die Modelle umfassen insbesondere auch die Bohrlochgeometrie sowie die Steuerungsmöglichkeiten am Bohrturm. Zur Realisierung der Bewegungen über den Hexapod auf den Testkörper werden in TP 4 die Beobachtbarkeit und modellbasierten Schwingungsuntersuchungen der Probenkörper im Teststand untersucht. Hierzu müssen mit geeigneten Sensoren 3D-Verfolgungsstrategien des Hardware-Teilbohrstranges im Teststand entwickelt werden unter besonderer Berücksichtigung der parasitären Dynamik des Versuchsstandes. Zum TP 5 trägt IDS eine modellbasierte Versuchsplanung unter Berücksichtigung von Gesteinsproben mit störungszonenähnlichen Inhomogenitäten bei, sowie Untersuchungen zum Gesteinszerstörungsprozess beim Bohren und dessen Einfluss auf die Gesamtdynamik des Bohrstranges.
Das Projekt 'CDO Speedbrakes' zielt darauf ab, Piloten über die besten und zweitbesten CDO-Trajektorien (Continuous Descent Operation) zu informieren und abzuschätzen, um wie viel Kraftstoffverbrauch und Emissionen dadurch reduziert werden. Eine Sinkflugbahn wird sowohl räumlich als auch zeitlich von Unsicherheiten in der Berechnung von Störgrößen und Fehlern beeinflusst, die nur schlecht vorhersagbar sind. In diesem Projekt werden Modelle entwickelt, um diese unsicheren Störgrößen und ihre Auswirkungen auf die CDO-Trajektorienberechnung zu beschreiben. Solche Modelle ermöglichen eine genauere Flugbahnberechnung und vermeiden unerwünschte horizontale Flugsegmente, wie im Bild gezeigt wird. Jedoch sind solche horizontalen Flugsegmente im heutigen Luftfahrtbetrieb für den Sinkflug oft unvermeidlich. Außerdem werden die zweitbesten CDO-Trajektorien modelliert. Sie können als alternative Optionen für die Piloten angesehen werden. Diese alternativen Lösungen sollen sicher stellen, dass die Flugeffizienz zumindest teilweise verbessert wird, selbst wenn eine vollständige und optimale CDO-Flugbahn nicht durchgeführt werden kann oder vom Fluglotsen verweigert wird. Das Hauptziel des Projekts ist es, die entwickelten Sinkflugtrajektorien und der daraus folgenden Anweisungen für den Piloten, in ein im Cockpit verfügbares Instrument zu integrieren und zu visualisieren. Dafür sind zur Auswertung überdies Versuchsreihen in dem an der Professur verfügbaren A320-Flugsimulator vorgesehen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 255 |
| Europa | 2 |
| Kommune | 1 |
| Land | 9 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 119 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 255 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 255 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 243 |
| Englisch | 27 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 73 |
| Webseite | 182 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 140 |
| Lebewesen und Lebensräume | 159 |
| Luft | 151 |
| Mensch und Umwelt | 255 |
| Wasser | 112 |
| Weitere | 255 |