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Schiffsführungssimulation in der BAW - Praxistest von Wasserstraßen und Manöverfahrten im virtuellen Raum

Das Projekt "Schiffsführungssimulation in der BAW - Praxistest von Wasserstraßen und Manöverfahrten im virtuellen Raum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 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.

Winkelabhängige Lichtstreuung atmosphärischer Eispartikel - Von Einzelpartikelmessungen zu einer globalen Beobachtung der Mikrophysik und Strahlungseigenschaften von Zirren

Das Projekt "Winkelabhängige Lichtstreuung atmosphärischer Eispartikel - Von Einzelpartikelmessungen zu einer globalen Beobachtung der Mikrophysik und Strahlungseigenschaften von Zirren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Aerosolforschung durchgeführt. 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.

Einfluss der Brennstoffqualität auf die Partikel- und NOx-Emissionen (PrüfReal BenchTests)

Das Projekt "Einfluss der Brennstoffqualität auf die Partikel- und NOx-Emissionen (PrüfReal BenchTests)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höhere Landwirtschaftliche Bundeslehranstalt Francisco-Josephinum durchgeführt. 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.

Validierung des phytotoxischen Ozonflusses in Nadeln und Blätter als Voraussetzung einer realitätsnahen, integrierten Risikobewertung für die Ökosystemleistungen von Wäldern, Weiterentwicklung der Risikobewertung naturnaher terrestrischer Ökosysteme in Deutschland

Das Projekt "Validierung des phytotoxischen Ozonflusses in Nadeln und Blätter als Voraussetzung einer realitätsnahen, integrierten Risikobewertung für die Ökosystemleistungen von Wäldern, Weiterentwicklung der Risikobewertung naturnaher terrestrischer Ökosysteme in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department Ökologie, Lehrstuhl für Ökophysiologie der Pflanzen durchgeführt. 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.

CDO-Speedbrakes: Optimierte Continuous Descent Operations unter unsicheren Umwelt- und Missionsbedingungen

Das Projekt "CDO-Speedbrakes: Optimierte Continuous Descent Operations unter unsicheren Umwelt- und Missionsbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, 'Friedrich List' Institut für Luftfahrt und Logistik, Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs durchgeführt. 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.

Transferprojekt zur Verbreitung von Forschungsergebnissen der ETA-Fabrik

Das Projekt "Transferprojekt zur Verbreitung von Forschungsergebnissen der ETA-Fabrik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen durchgeführt. Im Projekt 'ETA-Transfer' sollen Erkenntnisse aus dem Vorgängerprojekt 'ETA-Fabrik' bei ausgewählten Unternehmen als Leuchtturmprojekte in der Praxis angewendet werden. Hierbei werden Prozesse der industriellen (Stückgut-)-Produktion zusammen mit dem Gesamtsystem (d.h. des Zusammenwirkens von Maschinenpark, Versorgungstechnik und Gebäudehülle) betrachtet und daraus sinnvolle technische Energieeffizienzmaßnahmen abgeleitet. Die TU Darmstadt wird hierzu in ausgewählten Unternehmen jeweils zuerst Potenzialanalysen durchführen, an die sich dann ebenso begleitete Umsetzungsphasen mit Investitionen in die vorgeschlagenen energieeffizienten Maschinen/Technologien anschließen.

Teilvorhaben: marTech-A - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Dichtungs-, Sohl- und Kolkschutzverfahren für maritime Strukturen

Das Projekt "Teilvorhaben: marTech-A - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Dichtungs-, Sohl- und Kolkschutzverfahren für maritime Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Das Ziel von marTech ist es, Teilaspekte der Technologieerprobung und -entwicklung für 1) Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen (3.1.4) sowie 2) Anlagen und Technologien zur Nutzung der Wellen- und Tideströmungsenergie (3.5) durch wissenschaftliche Begleitforschung in einer signifikant erweiterten, großmaßstäblichen Versuchseinrichtung im Großen Wellenkanal Hannover voranzutreiben. Konkret werden drei Pilotprojekte zu einem Wellenenergiekonverter, zu einer Filter- und Dichtungsbahn und einem Kolkschutzsystem unter Gewährleistung wirklichkeitsnaher Umweltrandbedingungen zusammen mit der Industrie konzeptioniert und durchgeführt. Das hier beantragte Projekt marTech bildet damit alle wesentlichen Einwirkungen durch Wellen, Tideströmung und die hydro-geotechnischen Prozesse im Seeboden in einer großmaßstäblichen Versuchseinrichtung ab und ermöglicht dadurch wirklichkeitsnahe Verhältnisse unter kontrollierten und reproduzierbaren Laborbedingungen, die es zukünftig erlaubt, neue maritime Technologien zusammen mit der Industrie belastbar zu erproben bzw. weiter zu entwickeln.

Teilvorhaben: marTech-B - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Wellenenergiekonverter in schwimmenden Mehrzweckstrukturen

Das Projekt "Teilvorhaben: marTech-B - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Wellenenergiekonverter in schwimmenden Mehrzweckstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Das Ziel von marTech ist es, Teilaspekte der Technologieerprobung und -entwicklung für 1) Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen (3.1.4) sowie 2) Anlagen und Technologien zur Nutzung der Wellen- und Tideströmungsenergie (3.5) durch wissenschaftliche Begleitforschung in einer signifikant erweiterten, großmaßstäblichen Versuchseinrichtung im Großen Wellenkanal Hannover voranzutreiben. Konkret werden drei Pilotprojekte zu einem Wellenenergiekonverter, zu einer Filter- und Dichtungsbahn und einem Kolkschutzsystem unter Gewährleistung wirklichkeitsnaher Umweltrandbedingungen zusammen mit der Industrie konzeptioniert und durchgeführt. Das hier beantragte Projekt marTech bildet damit alle wesentlichen Einwirkungen durch Wellen, Tideströmung und die hydro-geotechnischen Prozesse im Seeboden in einer großmaßstäblichen Versuchseinrichtung ab und ermöglicht dadurch wirklichkeitsnahe Verhältnisse unter kontrollierten und reproduzierbaren Laborbedingungen, die es zukünftig erlaubt, neue maritime Technologien zusammen mit der Industrie belastbar zu erproben bzw. weiter zu entwickeln.

Teilprojekt F

Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bergische Universität Wuppertal, Fachbereich D, Institut für Grundbau, Abfall- und Wasserwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Boden- und Grundwassermanagement durchgeführt. InnoSoilPhos hat zum Ziel, die Bodenfruchtbarkeit bezüglich Phosphor zu optimieren und unabhängiger von Mineraldünger-P zu werden. Die P-Nutzungseffizienz soll durch neue Technologien und Produkte verbessert sowie sozioökonomische und politisch-rechtliche Rahmenbedingungen weiterentwickelt werden. Im geplanten Vorhaben (WP2-4, InnoSoilPhos 2) wird der Einfluss des Redoxpotentials (EH) auf die Verfügbarkeit, Speziierung, Bindungsformen, Auswaschungskinetik und Mobilisierungsdynamik von Phosphor in landwirtschaftlich genutzten Böden pleistozäner norddeutscher Landschaften systematisch untersucht. Dabei werden Überflutungen und verschiedene Trocken-Nass-Zyklen im Labormaßstab simuliert. Hierbei kommt eine moderne computergesteuerte Experimentalanlage zum Einsatz, die sog. biogeochemischen Mikrokosmen mit automatisierter Steuerung. Diese einzigartige Versuchsanlage ermöglicht es, das EH vordefiniert und kontrolliert einzustellen und gleichzeitig die steuernden Faktoren wie EH, pH und Temperatur in real time zu beobachten und zeitlich hochauflösend per Datenlogger aufzuzeichnen. Die einzustellenden Redoxpotentiale in den zu untersuchenden Böden orientieren sich an den im Freiland auftretenden realen Feldbedingungen. Das Projekt (WP2-4) ist sehr gut eingebettet in den Ansatz des Gesamtprojektes InnoSoilPhos 2 von der atom- und molekularen Skalenebene, über die Parzellen-, Feld- und Einzugsgebietsskala mit Auswirkungen auf die betriebliche und gesellschaftliche Ebene. Proben aus den im WP2-4 durchgeführten Experimenten werden zur weiteren Analyse anderen Projektpartnern zur Verfügung gestellt und gemeinsam bearbeitet. Die im WP2-4 erzielten Ergebnisse werden von anderen Teilprojektpartnern gemeinsam mitgenutzt, um eine optimale Zusammenarbeit zu gewährleisten.

Wachstumsmodell 'BALANCE' zur prozessorientierten Risikobewertung - Limitierung der CO2-Senkenstärke von Wäldern durch die bodennahe Ozonbelastung als intrinsische Komponente des Klimawandels - Validierung und Implementierung eines Ozonaufnahme-Moduls in das physiologische Wald

Das Projekt "Wachstumsmodell 'BALANCE' zur prozessorientierten Risikobewertung - Limitierung der CO2-Senkenstärke von Wäldern durch die bodennahe Ozonbelastung als intrinsische Komponente des Klimawandels - Validierung und Implementierung eines Ozonaufnahme-Moduls in das physiologische Wald" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department Ökologie, Lehrstuhl für Ökophysiologie der Pflanzen durchgeführt. Ziel des Projekts ist, erstmals die Einschränkung der Kohlenstoff-Speicherfunktion von Wäldern unter erhöhten O3-Regimen zu bestimmen, um eine Risikobewertung für Deutschland vorlegen zu können. Waldbaulich präventive Anpassungsmaßnahmen werden unter Einbezug der Waldbesitzer für verschiedene Regionen und Klimaszenarien entwickelt, getestet und für ein effektives Risikomanagement an die Praxis zu kommuniziert. Hierzu wird ein Ozonmodul zur Integration in das Wald-Wachstumsmodell 'BALANCE' entwickelt. Die Modellkalibrierung und -validierung wird am Messstandort Kranzberger Forst (S-Deutschland) durchgeführt. Die Modellentwicklung erfolgt auf Einzelbaum- und Bestandsebene hauptsächlich für die Baumart Buche. Synergien ergeben sich aufgrund der Nutzung umfangreichen Datenmaterials aus vorangegangenen Projekten sowie von zeitgleich im KROOF-Projekt generierten Daten. Zusätzliche Messungen werden nur zu dem bisher unbearbeiteten Aspekt der Verwendung der Blatt- anstelle der Lufttemperatur bei der Berechnung des Wasserdampfdruckdefizits, welches für die Bestimmung der stomatären Ozonaufnahme benötigt wird, durchgeführt. Zur Simulation nahezu realistischer Umgebungsbedingungen stehen hierzu Klimakammern zur Verfügung. Die Ergebnisse werden im Waldbestand validiert und in das Ozonmodul integriert. Als Basis für die Simulation des Wachstums und der Kohlenstoffbindung bei verschiedenen Szenarien zur Bestandsstruktur, veränderten Klimaverhältnissen, Extrembedingungen und verschiedener Ozonregimen werden 'Muster'-Standorte generiert, welche beispielhaft für die wichtigsten Waldregionen Deutschlands herangezogen werden. Die Interaktion mit Vertretern der waldbaulichen Praxis ist ein wichtiges Leitmotiv. Workshops mit Praxisvertretern begleiten daher die Entwicklungsarbeiten. So werden realistische Szenarien erzeugt, und durch Partizipation wird Akzeptanz für die entwickelten 'Muster'-Standorte, Modell-Prototypen und deren zukünftigen Einsatz als Werkzeuge der Praxis erzeugt.

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