Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Während insbesondere in Deutschland in den letzten zwei Jahrzehnten beachtliche Fortschritte im Risikomanagement von großräumigen Flusshochwassern erzielt wurden, besteht bezüglich Starkregen und Sturzfluten noch erheblicher Handlungsbedarf. Ziel des AVOSS-Verbunds ist daher, Zusammenhänge zwischen Starkregenereignissen, davon ausgehenden Sturzflutgefahren und potentiell resultierenden Schäden auf verschiedenen räumlichen Skalen zu bestimmen. Insbesondere die Verbesserung der Frühwarnung und örtlichen Umsetzung steht im Fokus. Aufgrund dessen, dass das TP1 das Gesamt-Vorhaben koordiniert und inhaltlich in allen Arbeitspaketen eingebunden ist, sind diese zu großen Teilen identisch mit den Zielen des Gesamt-Vorhabens. Kurz dargestellt sind die Ziele von TP 1 wie folgt: 1. Erstellung eines anwenderfreundlichen Starkregenindex (SRI) für die gesamte Bundesrepublik und darauf aufbauend die Erstellung einer quasi-operationellen nutzerorientierten Starkregenvorhersage auf Grundlage kontinuierlicher Radarvorhersagen. 2. Prototypische Entwicklung einer Sturzflutvorhersage (inkl. Aussagen zu deren Belastbarkeit) für kleine Einzugsgebiete in ausgewählten Testeinzugsgebieten, basierend auf umfangreicher hydrologischer Modellierung und in Kombination mit der kontinuierlichen Radarvorhersage. 3. Entwicklung und Test eines Verfahrens, um mit hochaufgelösten hydraulischen Modellen Szenarien von Starkregengefahrenkarten (SRGK) für ausgewählte, stark betroffene Pilotgemeinden abzuleiten. 4. Erstellung praxiserprobter Empfehlungen hinsichtlich der Ausgestaltung und Nutzung von schadensbasierten Gefahren- und Risikokarten bei Starkregen- und Sturzflutereignissen inklusive der entsprechenden Risikokommunikation.
Das Projekt "Teilvorhaben: HTEL-STACK 1 - AP HTs.1.2 'Zellentwicklung und Langzeitvalidierung' sowie HTEL-STACK 2 - AP HTs.2.2 'Konzeptionierung eines Logistiknetzwerkes für die Fertigung von Zell- und Stack-Komponenten'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KERAFOL Keramische Folien GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL) zeichnet sich im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Betriebskosten aus. Daher stellt sie einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von grünem Wasserstoff dar. HTEL-Zellen und HTEL-Stacks sind dabei als Kernelemente der Schlüssel für dessen großwirtschaftliche und kosteneffiziente Herstellung. Um den Markt künftig großskalig bedienen zu können, bedarf es weiterer Entwicklungsschritte bei Lebensdauer, Materialkosten, Effizienz, Fertigungstechnologien sowie Produktionsskalierung. Das Verbundvorhaben 'HTs: HTEL-Stacks - Ready for Gigawatt' innerhalb der Technologieplattform 'H2Giga' adressiert genau diese Themen und hat damit entscheidenden Anteil an der Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie. Sunfire als Elektrolyseurhersteller übernimmt hierbei die Gesamtkoordination und bearbeitet gemeinsam mit Industrie und Forschung Fragestellungen zur Industrialisierung der HTEL-Zellen und -Stacks. Kerafol ist für die weitere Optimierung der Eigenschaften des Zellelektrolyts aus Zirkonoxid zuständig (alternative Rohstoffe, Verringerung der Dicke, Ausbeutesteigerung, Zellmechanik) und beteiligt sich an der Weiterentwicklung der Zellelektroden (Wasserstoffelektrode, Sauerstoffelektrode, Langzeittests). Wesentlich ist auch die Entwicklung eines (teil-)automatisierten Elektrolytfertigungsprozesses und dessen Evaluierung anhand von im Rahmen des Vorhabens angeschaffter Testanlagen. Parallel dazu werden die notwendigen Unterstützungsprozesse (Qualitäts-, Lieferanten- und Anlagenmanagement) aufgebaut. Ziel der beiden Teilvorhaben mit Beteiligung von Kerafol ist neben der Leistungsoptimierung der Zellen insb. die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Fertigungsprozesses in Deutschland, mit dem sich jährlich Elektrolyte für Systeme mit einer Elektrolyse-Gesamtleistung von mehreren 100 MW bereitstellen lassen.
Das Projekt "Moderne Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen sowie Kernreaktoranalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Neu- und Weiterentwicklung, Anwendung und Validierung von deterministischen und stochastischen Rechenprogrammen und Methoden zu Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen. Ein großer Teil der vorgesehenen Arbeiten stützt sich dabei auf den Ergebnissen von abgeschlossenen BMWi-Vorhaben RS1536 und RS1564 sowie dem BMUB-Vorhaben 3615R01344. Dabei liegt ein besonderes Augenmerk auf der Weiterentwicklung, Validierung und Anwendung - des GRS Kernsimulators KMACS, - von Methoden zur Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse und die damit verbundene Verarbeitung und Validierung nuklearer Daten und Kovarianzdaten, - eines gekoppelten Berechnungssystems unter Nutzung der Monte-Carlo-Methode für den Neutronentransport zur Beschreibung transienter Reaktorzustände. Die in diesem Projekt vorgesehenen Neu- und Weiterentwicklungen von Modellen und Rechenverfahren sowie deren Implementierung und Dokumentation dienen dem nachhaltigen Kompetenzaufbau und -erhalt in der GRS in den Themenfeldern neutronenphysikalische und thermohydraulische Simulationen für Kernreaktoren sowie Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Fertigung von bewehrten Betonbauteilen - Teil I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hentschke Bau GmbH durchgeführt. Die Ziele des Verbundvorhabens werden ausführlich in der Verbundvorhabenschreibung dargelegt. Die spezifischen Arbeitsziele der Hentschke Bau GmbH im Teilvorhaben 'Industrielle Fertigung von bewehrten Betonbauteilen - Teil I' sind die Sicherstellung der praktischen Anwendung der im Rahmen des Projektes abgeleiteten Nachweisverfahren und konstruktiven Regelungen (bauliche Durchbildung) aus Sicht eines Fertigteilherstellers sowie die Herstellung der in dem Vorhaben zu prüfenden Versuchskörper. Die Hentschke Bau GmbH wird praxisnah Bauteile aus Stahlbeton zur Verstärkung mit Carbonbeton und / oder Carbonbauteile herstellen, während der Vorhabenlaufzeit Input für ein Anforderungsprofil an die standardisierte Herstellung von Carbonbetonbauteilen aus Sicht eines Fertigteilherstellers liefern sowie die praktische Anwendung der Regeln zur baulichen Durchbildung aus Sicht eines Fertigteilherstellers gewährleisten. Die Auswahl der Materialkomponenten sowie die Festlegung der Variationsparameter der Versuchskörper erfolgt in enger Abstimmung mit allen Partnern des Verbundvorhabens.
Das Projekt "Teilvorhaben: 2.2a, 2.5a, 3.4 und 3.5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des AG Turbo Verbundprojekts 'TurboGrün - Turbomaschinen für Energiespeicher und grüne Brennstoffe'. Der Antragsteller SIEMENS Energy beteiligt sich dabei an zwei Arbeitspaketen. Das Arbeitspaket 'Stabile flexible Verbrennung klimafreundlicher Brennstoffe' widmet sich der Verbrennung von Wasserstoff in reiner Form sowie als Beimischung in Erdgas und schließt somit die Kette zu den Erneuerbaren Energien insofern, als dass die Erzeugung von sogenanntem grünen Wasserstoff durch Elektrolyse eine nachhaltige Speicherung des Stromüberschusses aus erneuerbaren Energieanlagen bedeutet. Übergeordnetes Ziel des Arbeitspaketes ist die Ertüchtigung von Gasturbinen-basierten Anlagen in der Energieerzeugung und dem Transport von wasserstoffhaltigen Brenngasgemischen mit einem Wasserstoffanteil von bis zu 100%. Schwerpunkte liegen dabei in der Entwicklung robuster und emissionsreduzierter Brenner für Gase mit hohen Wasserstoffanteilen. Das Arbeitspaket 'Expander und Verdichter für die Energiewende' widmet sich Verdichtern und Expansionskomponenten für Anwendungen in Speicherprozessen für die zukünftige von Erneuerbaren dominierte Energieinfrastruktur und in Prozessen der synthetischen Erzeugung klimaneutraler Brenngase. Für Turbinen und Expander, die in den Kreisprozessen der thermischen Speicherung eingesetzt werden, steht die Erweiterung der Auslegungssystematik für besondere Gasgemische in den Wärme- und Kältekreisläufen im Vordergrund. Unter anderem müssen besondere Maßnahmen zur Abdichtung getroffen werden, um die Ausströmung der Prozessgase in die Umgebung zu verhindern. Radialverdichter der Zukunft werden mit neu zu entwickelnden multidisziplinären Auslegungsverfahren berechnet und konstruiert. Schließlich werden integrierte Bewertungen von Verdichtern im Hinblick auf Stabilität und Operabilität im Gesamtsystem betrachtet und Beiträge zur verbesserten Messtechnik geleistet.
Das Projekt "Vorhaben: Optimierung der Klassifikation von hydroakustischen Flächendaten im Hinblick auf die Habitatdynamik der Meeresschutzgebiete der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Senckenberg am Meer, Abteilung Meeresforschung durchgeführt. Natürlicher Wandel, vielseitige Nutzungen durch den Menschen und damit verbundene Nutzungskonflikte haben vielfältige Auswirkungen auf die marinen Habitate. Sie unterliegen einer Dynamik, die u.a. durch Veränderungen der Morphologie, der Substrate und ihren Besiedlungsstrukturen in Raum und Zeit sichtbar wird. Für Entscheidungsträger und Planungsstäbe entsteht ein Teil des dafür notwendigen Handlungswissens aus der ständigen räumlichen Überwachung der Meereshabitate durch die flächenhafte, kartographische Erfassung (Unterwasser-Fernerkundung). Im Hinblick des optimierten Einsatzes bei bestehenden Bewertungsverfahren (u.a. Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie MSRL D6) werden in diesem Vorhaben als Teil von CREATE derzeitige Klassifikationsansätze hydroakustischer Flächendaten komplexer hetrogener Habitatstrukturen auf ihren optimale Anwendung und Automatisierungsgrad hin untersucht. Hoch aufgelöste Flächendaten in Raum und Zeit tragen mit zur Beurteilung der nachhaltigen Wirksamkeit mariner Schutzgebiete und deren Monitoring-Strategien sowie im Diskurs mit Stakeholdern und Entwicklung von Governance-Strukturen bei.
Das Projekt "Teilvorhaben: Daten-Analyse Schnittstelle für maschinelle Diagnose von HVAC Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bosch Thermotechnik GmbH durchgeführt. Monitoring / Optimierung von Heizungsanlagen über Web-Schnittstellen im Kontext CO2-Reduzierung und Steigerung der Energie-Effizienz. Fokus auf Bosch ''residential'' HVAC Systeme (Heating, Ventilation, Air Conditioning und Cooling), d.h. Systeme in 1-/2-Familienhäusern mit bestehender oder nachzurüstender Bosch Connectivity Infrastruktur zur Datenerfassung und Remote Control. Fehlerhafte Anlagenplanung, Installation, Parametrierung und Bedienung sowie unentdeckter Verschleiß können zu einem ineffizientem Betrieb führen, d.h. zur Verschwendung von Energie im Bereich von 5-30%. Ziel des Bosch Teil-Vorhabens ist eine datengestützte Identifikation von vorliegenden Fehlern und Ineffizienzen, deren Ursachenanalyse sowie Hinweise und Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen (mit Wirksamkeitsnachweis) auf Basis der durch Bosch-Technologien verfügbaren Anlagendaten (d.h. ohne zusätzliche externe Sensorik / Messwerterfassung). Mit Hilfe von Laborstudien an Bosch TT Anlagen werden die typischen Anlagen-Betriebsmuster für die häufigsten Effizienzprobleme in den Bosch Anlagendaten erkundet sowie deren Ursache und Abstellmaßnahmen identifiziert. Die gefundenen Merkmale dienen zur Diagnose und Behebung von Effizienzproblemen im Feld (verprobt in Bosch Feldtest-Anlagen). Es entsteht eine (Software- / Algorithmus- / Modell-) Funktionssammlung die es ermöglicht, einen erheblichen Teil der Bosch Bestandsanlagen auf Basis von bestehenden / erweiterten Bosch ''remote monitoring'' Lösungen mit minimalem Installations- und Betriebsaufwand regelmäßig zu überwachen und den Betrieb zu optimieren. Dabei wird auf zusätzliche Instrumentierung mit Sensoren, Steuerungs- und Kommunikationshardware verzichtet. Um eine Datenanalyse durch Bosch externe Partner zu ermöglichen (z.B. durch Kombination mit weiteren Daten wie Gebäude-, Nutzer-, Wetter-Information) wird im Rahmen des Teilvorhabens zusätzlich zu dem analytischen Teil eine generische Daten-Austausch Schnittstelle entwickelt.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Charakterisierung von reaktiven Spurengasen und Aerosolen in der Atmosphäre über dem Amazonasregenwald" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes ATTO+ und umfasst vier Arbeitspakete mit unterschiedlichen, sich ergänzenden Schwerpunkten im Bereich der Charakterisierung von reaktiven Spurengasen und Aerosolen in der Amazonasatmosphäre. Das Vorhaben trägt zur Beantwortung der zentralen wissenschaftlichen Frage des ATTO+-Projektes bei, die lautet: Wie werden der Klimawandel und die fortschreitende Entwaldung die Wechselwirkungen zwischen intaktem Amazonas-Regenwald und der Atmosphäre beeinflussen und welche Konsequenzen hat dies für die Region und das Erdsystem? Im Rahmen des Vorhabens kommen eine Vielzahl von Messtechniken zur Spurengas- und Aerosolcharakterisierung zum Einsatz, die an der ATTO-Station im Zentralamazonas betrieben werden. Weiterhin werden gezielte Beprobungen atmosphärischer Spurenstoffe durchgeführt und mit aufwändigen Labortechniken untersucht, um die Langzeitmessungen zu flankieren. Von zentraler Bedeutung für das Vorhaben sind die verschiedenen Türme an der ATTO-Station, die eine systematische Untersuchung der unteren und besonders wichtigen Schichten der Atmosphäre erlauben.
Das Projekt "Vorhaben: Turbulenzauflösende Simulationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Meteorologie und Klimatologie durchgeführt. Im arktischen Meereis befinden sich stets eisfreie Rinnen, welche einige 100km lang sein können und in ihrer Breite einige 10m bis über 10km. Eisrinnen sind wie offene Fenster, durch welche große Wärmemengen vom Ozean in die Atmosphäre gelangen. Sie spielen daher eine wichtige Rolle im arktischen (und auch antarktischen) Klimasystem im Wechselspiel zwischen Atmosphäre und Ozean. Allerdings sind die komplexen Austauschprozesse noch nicht verstanden und daher deren Berücksichtigung in Klimamodellen noch mit großen Unsicherheiten behaftet. So haben einige experimentelle als auch numerische Studien gezeigt, dass der Wärmeaustausch keineswegs linear mit der Fläche der Rinnen skaliert. Nicht nur die Breite der Rinnen spielt eine Rolle, sondern z.B. auch die Windgeschwindigkeit, Anströmrichtung und Schichtungsstabilität der Atmosphäre. Da thermische Effekte über die Rinne wiederum die meteorologischen Parameter in der Umgebung der Rinne beeinflussen, gibt es hier komplexe Wechselwirkungen. Zum Verständnis dieser und letztlich zur Entwicklung verbesserter Parametrisierungen von Eisrinneneffekten in Klimamodellen, werden in diesem Vorhaben hochaufgelöste turbulenzauflösende Simulationen der arktischen Grenzschicht in der Umgebung von Eisrinnen durchgeführt. Bei diesen Prozessstudien bilden die gemessenen MOSAiC-Daten eine wichtige Grundlage zur Initialisierung der Simulationen sowie zur Verifikation. Der Vorteil turbulenzauflösender Simulationen ist, dass die wesentlichen Prozesse explizit aufgelöst werden und daher weitestgehend unabhängig von gewissen Modellannahmen (Parametrisierungen) sind. Diesen Vorteil erkauft man sich allerdings durch einen sehr hohen Rechenzeitaufwand, da das Problem sehr hoch aufgelöst werden mit - teils mit einer Gitterweite von 10cm. Des weiteren wird in diesem Vorhaben auch eine Vergleichsstudie zwischen einem regionalen Klimamodell und dem verwendeten turbulenzauflösenden Modell durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.1, 1.4b und 3.2b" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik, Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes AG Turbo OptiSysKom und zielt auf Verbesserungen des Sekundärluftsystems von Gasturbinen (AP1, AP2) bzw. des thermomechanischen Verhaltens von Dampfturbinen (AP3) und damit auf eine signifikante Steigerung der Lastwechselflexibilität unter Beibehaltung hoher Effizienz. Insgesamt wird eine maßgebliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes bewirkt. Die Entwicklung derartig verbesserter Komponenten erfordert genaue Kenntnis von Strömung, Wärmeübergang (WÜ) und sekundärer Effekte in kühlluftführenden Strukturen von Gasturbinen (GT) bzw. in Toträumen von Dampfturbinen (DT). Auf Basis dieser Ergebnisse können Entwickler Modifikationen vornehmen, die zielsicher den Kühlluftverbrauch mindern (GT) bzw. schnelle Lastwechsel ermöglichen (DT & GT) ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit. Diese Auslegungssicherheitssteigerung ist nur durch experimentelle Untersuchungen bestenfalls gestützt von probabilistischer Modellierung zu erlangen. Diese Ergebnisse fließen in konjugierte CFD-WÜ Modellierungen ein, die Industriepartner zur wärmetechnischen Auslegung nutzen. Ein erstes Teilvorhaben (AP1, TFA) hat zum Ziel Verfahren aus der Probabilistik bzw. Stochastik zur Beschreibung von Unsicherheit des Kühlluftsystems von GT zu quantifizieren und diese Verfahren industrietauglich zu machen. Die resultierenden zeitabhängigen Erkenntnisse werden maßgeblich zum besseren Verständnis und zur Robustheitseinschätzung der Maschine bei stark schwankenden Belastungen beitragen. Neben der Entwicklung bzw. Anwendung geeigneter Methoden aus dem Bereich der Probabilistik steht ebenfalls die Adaption und Applikation der Verfahren auf ingenieurtechnische Problemstellungen im Vordergrund. Ziel des Teilvorhabens (AP2, MFD) ist die Untersuchung des WÜ in einem realitätsnahen rotierenden Zweikammer-System mit umfassender Instrumentierung, der Teile eines GT-Verdichters abbildet. Das 3. Teilvorhaben (AP3, TEA) modelliert in versch. Aufbauten generische Toträume von DT.
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