Das Projekt "Teilprojekt: Dynamik der Oberflaechen- und Zwischenwassermassen im Pleistozänen subantarktischen Pazifik (IODP Expedition 383 - DYNAPACC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Veränderungen im subantarktischen Südozean und ihre Wechselwirkungen mit der Atmosphäre werden als Schlüsselkomponenten für das Verständnis des Klimawandels auf orbitalen bis millennialen Zeitskalen angesehen. Schwankungen der Meereisbedeckung, Ozeanstratifizierung, biologischen Nährstoffnutzung und Ventilation von Zwischen- und Tiefwasser spielen eine Schlüsselrolle bei natürlichen Schwankungen pleistozäner atmosphärischer CO2-Konzentrationen. Wir planen, die Variabilität des Südozean-Zwischenwassers (SOIW) während der letzten ca. 1,5 Ma zu rekonstruieren in Bezug auf (1) Meeresoberflächen- und Thermoklinen-Stratifizierung, Temperatur- und Salzgehaltschwankungen (2) Ventilation und Karbonatchemie im Vergleich zu Zirkumpolarem Tiefenwasser (CDW) und daraus resultierende Kohlenstoffkreislauf-Änderungen, (2) mögliche Verbindungen zu niederen Breiten durch sog. Ozeantunnel. Wir verwenden einen Planktonforaminiferen Multispezies-Ansatz, bei dem stabile Isotope (18O, 13C, 11B) und Element-Geochemie (Mg/Ca, B/Ca) kombiniert werden. Unter Verwendung sowohl von oberflächennahen als auch tiefer in Thermoklinen bzw. Zwischenwasser lebenden Arten, kann eine Rekonstruktion der oberen ca. 500m Wassersäule erreicht werden, basierend auf zwei IODP-Sites, erbohrt während Expedition 383: U1541 vom pelagischen Ostpazifikrücken, und U1542 vom chilenischen Kontinentalrand. Frühere Arbeiten haben unterschiedliche Entwicklungen zwischen Oberflächen- und Thermoklinen-Charakteristika gezeigt, die auf Variationen der glazial-interglazialen SOIW Bildung oder lateraler Advektion hinweisen, möglicherweise verbunden mit Veränderungen der Westwinde. Stabile Kohlenstoffisotope werden verwendet, um die paläochemische Vorgeschichte zwischen SOIW und dem oberen Ozean zu rekonstruieren, während delta11B-Messungen Einblicke in Veränderungen der Carbonatchemie liefern sollen. Um eine zonale Rekonstruktion, als auch einen hochauflösenden Einblick in die sub-millenniale SOIW-Dynamik zu erhalten, soll IODP-Site U1542 Informationen über physikalischen Konditionierung und biogeochemischen Eigenschaften von SOIW liefern. SOIW versorgte potenziell die niederen pazifischen Breiten über den Ozeantunnel-Mechanismus mit Nährstoffen, die für die Steigerung der biologischen Primärproduktivität dort von entscheidender Bedeutung sind. Diese aus dem Süden stammende Nährstoffleckage wurde durch Zwischenwasserkonstruktionen aus dem Nordpazifik in Frage gestellt und ist Gegenstand anhaltender Debatten. Die beschriebenen Analysen werden durch hochauflösende XRF-Kernscandaten an beiden Sites ergänzt, um Änderungen der Produktivität, SE-Pazifischen Gyre und des antarktischen Zirkumpolarstrom in die Ergebnis-Interpretation einzubinden.
Das Projekt "Vorhaben: Hochspannungsschalter, Hochspannungswandler und Steckvorrichtung für die Demonstrationsanlage - HSWS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule RheinMain - Fachbereich Ingenieurwissenschaften, Labor Leistungselektronik durchgeführt. In druckneutraler Bauweise können leistungselektronische Baugruppen im Tiefwasser ohne Druckausgleich und damit besonders kompakt betrieben werden. Diese Technologie erfordert aber zwingend einen Verzicht auf mechanische Schaltelemente. Für das Schalten von hohen Spannungen ist die Serienschaltung von Halbleiterschaltern - vor allem MOSFET - ein technisch eingeführtes Verfahren. Die Hochschule RheinMain beschäftigt sich im Rahmen dieses Forschungsvorhabens vornehmlich mit den leistungselektronischen Komponenten. Ziel ist es, folgende Baugruppen aus Bauteilen zu entwickeln, die aus Komponenten bestehen, die für einen Einsatz in Druckneutralen Systemen geeignet sind: 1. Resonanter Multilevel Wandler mit einer Eingangsspannung von 20 kV bis 60 kV und einer Leistung im kW-Bereich. Dieser Wandler soll nach einer ersten Einschätzung über ca. 50 Stufen verfügen und mit Einzeltransformatoren ausgeführt sein. 2. Halbleiter Hochspannungsschalter, der für die entsprechenden Spannungen und Ströme geeignet ist. 3. Eine Koppelstelle als Steckerlösung und als induktive Kopplung. Wissenschaftlich sollen Erkenntnisse über des Verhalten von Hochspannungs-baugruppen und die entsprechende Isolationskoordination unter Hochdruckbedingungen erforscht werden.
Das Projekt "Umfassende Nutzbarmachung der Schwarzmeerressourcen und Entwicklung des Wasserstoffenergiebereiches in der Schwarzmeerregion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik, Fachgebiet Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien durchgeführt. Das Schwarze Meer verfügt über große möglicherweise nutzbare Wasserstoffreserven in Form von im Wasser gelösten Schwefelwasserstoff. Die Abtrennung des Wasserstoffes aus dem Schwefelwasserstoff ist technisch realisierbar und stellt eine wirtschaftlich interessante Perspektive für Georgien und die gesamte Schwarzmeerregion dar. Hierfür haben sich das internationale Unternehmen 'HERB' und das Fachgebiet EVUR der TU Berlin zusammengetan. Das Ziel ist die Verwertung des Schwefelwasserstoffes, sowie anderer Komponente aus dem Schwarzen Meer um ökologische, technologische und wirtschaftliche Probleme zu lösen. Um hierfür zusätzliche deutsche und internationale Partner*innen mit entsprechenden Kenntnissen und Fähigkeiten zu finden, sollen mit dieser Zuwendung mehrere Workshops in Georgien und Deutschland abgehalten werden. Diese sollen dazu dienen vorhandenes Wissen und Kompetenzen auszutauschen um ein internationales Konsortium zu bilden. Im Rahmen von Folge-Projekten dieses Konsortiums könnte Technologie entwickelt werden, wodurch der im Schwarzen Meer enthaltene Schwefelwasserstoff zur Erzeugung von Strom, Kraftstoff, handelsüblichem Schwefel und anderen chemischen Produkten mit der gleichzeitigen Nutzung des vom Schwefelwasserstoff gereinigten Tiefwassers zur Kühlung von Kondensatoren der Dampfturbinen von küstennahen Wärmekraftwerken gewonnen werden kann. Diese Projekte können direkt zu den benannten Zielen 'Sichere, saubere und effiziente Energie' und 'Klimaschutz, Ressourceneffizienz und Rohstoffe' aus dem Schwerpunkt 'Gesellschaftliche Herausforderungen' zugeordnet werden. Auf Grundlage dieses Wasserstoffes kann in Georgien bzw. der gesamten Schwarzmeerregion ein wasserstoffbasiertes Energiesystem aufgebaut werden. Außerdem könnte sich Georgien zu einem bedeutenden Wasserstoffexporteur entwickeln mit positiver Auswirkung auf die Wasserstoffwirtschaft in Europa.
Das Projekt "SO 254 - PORIBACNEWZ: Funktionelle Biodiversität von Bakteriengemeinschaften und ihrem Metabolom in der Wassersäule, dem Sediment und in Schwämmen des Süd-West Pazifiks um Neuseeland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Das Ziel der geplanten Untersuchungen ist eine umfassende und detaillierte Analyse der strukturellen und funktionellen Biodiversität und der biogeochemischen Rolle der Roseobacter Gruppe in Bakteriengemeinschaften der Wassersäule, des Sediments und in Schwämmen. Zudem soll die strukturelle und funktionelle Biodiversität, sowie die chemische Ökologie der schwamm-assoziierten Bakterien im Allgemeinen und der Tiefwasser-Schwämme selbst untersucht werden. Der Arbeitsplan beinhaltet verschiedene Methoden um die Diversität, Abundanz und den Metabolismus der Roseobacter Gruppe mittels in situ Wasserproben, die mit einem Wasserkranzschöpfer (CTD) gesammelt werden, zu untersuchen. Die Bakteriengemeinschaften sollen nach aufwendiger Abfiltration an Bord schließlich am Heimatinstitut mit verschiedenen molekularbiologischen Methoden untersucht werden. In situ Wasserproben werden mit Festphasen Extraktion aufgearbeitet, um mit Hilfe von FT-ICR-MS die Zusammensetzung des DOM zu analysieren. Für die Analysen der Neodym-Isotope werden ebenfalls Wasserproben an Bord konzentriert. Sedimentkerne werden entweder mit dem Multicorer (MUC) oder dem ROV gewonnen. Aus dem Sediment werden Bakterien isoliert und deren Biodiversität mit molekularbiologischen Methoden untersucht. Schwämme werden entlang vertikaler Tiefengradienten mit dem ROV gesammelt. Die Schwammproben werden mit unterschiedlichsten chemischen und mikrobiologischen Methoden an Bord aufgearbeitet, um eine detaillierte Untersuchung der Biodiversität und Abundanzen der Roseobacter- und schwamm-assoziierten Bakterien zu ermöglichen. Schwammproben werden zusätzlich zur Isolierung von assoziierten Bakterien genutzt und mit verschiedenen Protokollen aufgearbeitet, um spätere molekulare, metagenomische und phylogenetische Analysen zu ermöglichen. Physiologische in situ Experimente mit Unterwasser Inkubationskammern sollen Einblicke in die Physiologie der Schwämme und ihrer assoziierten bakteriellen Gemeinschaft geben.
Das Projekt "Demonstration of two floating wind turbine systems for power generation in Southern European deep waters (FLOATGEN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GAMESA Innovation and Technology S.L. durchgeführt.
Das Projekt "Vorhaben: Die Rolle der Auftriebsfilamente für die Wechselwirkungen des östlichen Randstroms und des Benguela Auftriebsgebietes mit dem offenen Ozean des Südatlantiks (SP3)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Vorhabenziel: Kaltes Auftriebswasser breitet sich nicht nur entlang der Küste aus, sondern wird auch durch kleinräumige und kurzlebige Filamente in den inneren Ozean transportiert. Im Vorhaben soll die Rolle dieser Auftriebsfilamente für die Wechselwirkungen des östlichen Randstroms vor Namibia mit dem offenen Ozean des Südatlantiks untersucht werden. Die verantwortlichen Prozesse für die Bildung der Filamente, ihre Struktur und Dynamik, ihre Lebensdauer und ihre Zerfallsmechanismen sind Inhalt der Studie. Darüber soll der Einfluss der Filamente auf den Transport von Wärme zwischen der Schelfregion und dem Subtropenwirbel des Südatlantiks quantifiziert werden. Arbeitsplanung: Während einer Schiffsreise im August 2013 werden die Filamente vor Lüderitz (Namibia) mit Hilfe schiffsgebundener und autonomer Messgeräte detailliert beprobt. Des Weiteren wird etwa 200 km von der Küste entfernt über einen Zeitraum von etwa 6 Monaten eine Tiefwasserverankerung ausgelegt. Hier beeinflussen keine Randwellen die Messdaten und die Gefahr von Verlust der Geräte durch Fischerei ist gering, so dass die durch Filamente verursachten Schwankungen von Strömung, Temperatur und Salzgehalt gut vermessen werden können. Die im Projekt erhobenen Daten werden durch die Auswertung von aktuellen und historischen Messdaten und Satellitenprodukten ergänzt.
Das Projekt "Vorhaben: Kooperative Missionssteuerung und Überwachung eines Teams aus maritimen Fahrzeugen und Stationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR) - Intelligente Prozessautomation und Robotik (IPR) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, Werkzeuge für die Team- und Schwarmsteuerung von Unterwasser (UW-)Robotern am Beispiel des UW-Monitorings zu entwickeln. Hierfür werden zum einen diverse Steuerungsalgorithmen für einzelne Roboter entwickelt, die den Roboter z.B. entlang einer vorgegebenen Bahn steuern oder an der Bodenstation andocken. Zum anderen werden Algorithmen erforscht, die ein Team oder einen Schwarm von Robotern steuern. Diese Algorithmen ermöglichen es dem Team, ein Gebiet möglichst effizient abzusuchen sowie das gegenseitige Überwachen der Roboter, um z. B. den Verlust eines Fahrzeugs zu vermeiden und auch auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren. Die Algorithmen müssen flexibel, robust und skalierbar gestaltet sein. Um sie entwerfen und evaluieren zu können, wird zusätzlich eine Simulation entwickelt. Des weiteren wird eine Missionsplanung entwickelt, die es erlaubt, die Steuerungsalgorithmen effizient in einer Mission einzusetzen, die zusätzlich Informationen über Dauer und Verlauf einer Mission liefert. Das Vorhaben ist in drei wesentliche Abschnitte gegliedert: In der Entwurfsphase werden mit den anderen Partnern das Gesamtsystem und die jeweiligen Schnittstellen geplant. Basierend auf den Ergebnissen werden die Software und die Algorithmen entwickelt. Diese werden dann im Testbecken und auf See getestet. Während der gesamten Zeit wird die Kompatibilität aller Teilkomponenten sichergestellt.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung einer Bodenstation - Missionszentrale, Energie- & Datenübertragung bei der Tiefseeexploration - Technologietransfer/Verwertungsstrategien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr, Fachgebiet Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme durchgeführt. In Kombination mit der Bodenstation, die Schwerpunkt dieses Teilprojektes ist, wird die Grundlage für die zeit- und kosteneffiziente Durchführung des Monitorings gelegt. Die Bodenstation hat entscheidenden Einfluss auf die Effizienz, da die AUVs durch sie in über 5000 m Wassertiefe mit Energie versorgt und die gewonnenen Daten gesichert werden. Eine Herausforderung bei der Entwicklung der Bodenstation ist, dass sie nicht wie in flachen Gewässern üblich durch eine Schiffswinde abgelassen wird, sondern kontrolliert 'frei fällt' und am Ende der Mission auch eigenständig wieder auftaucht. In diesem Teilprojekt wird neben den rein technologischen Fragen ein Schwerpunkt auf den Technologietransfer/Verwertungsstrategien und die wirtschaftliche Nutzung der Forschungsergebnisse zur Stärkung des Industrie- und Technologie- Standorts Deutschland und speziell der kmU gelegt.
Das Projekt "Vorhaben: Seeerprobungen und wissenschaftliche Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Durchführung der technischen Tests im Flachwasserbereich unter gleichzeitiger Optimierung der Fahrzeuge im Hinblick auf ihren Einsatz im Nordostatlantik (2013-2015); Durchführung von Tests im tiefen Nordostatlantik zur Prüfung der Einsatzfähigkeit der Bestandsteile und der Fahrzeuge in ausgesuchten Tiefen (2013-2014); 3 dimensionale Vermessung der Azoren Front mit dem SMIS System kombiniert mit hydrographischen Messungen (2015, AUV Einsatz bis 500 m); Bestimmung der Sedimentationsraten für den Zeitraum 1980-Gegenwart mittels der AUVs durch Auffinden der Ankersteine der Kiel276 (größer als 5000m, 2015); Bestimmung der anthropogenen Partikel im Madeira Becken und die Abschätzung ihrer Bedeutung für den vertikalen Partikelfluss (2014-2015). Im Verbundprojekt sind 2014 und 2015 jeweils 3 Fahrten ausführliche Tests der entwickelten Fahrzeuge im Flachwasser (Ostsee) geplant mit enger Ankopplung an die IOW Aktivitäten von jeweils 3 Tagen stattfinden. Diese Fahrten sind reine technische Test der gebauten Fahrzeuge bzw. ihrer Komponenten, die an den aktuellen Entwicklungstand angepasst werden. Die Expedition im Spätsommer 2013 ist bereits von der Steuergruppe als P459 bewilligt. Auf diese Reise werden die Verbundpartner erstmals Komponenten der Fahrzeuge im Atlantik testen. In 2014 und 2015 werden weitere zwei Expeditionen in den Atlantik erfolgen auf den zunächst erste Anwendungen und Tests (2014) der Fahrzeuge und 2015 schließlich die 3D Vermessung der Azoren Front stattfinden wird.
Das Projekt "Vorhaben: Druckneutrale Unterwasserfahrzeuge, Energieversorgungen und Antriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ENITECH Energietechnik,Elektronik GmbH durchgeführt. Erarbeitung eines integrierten Systems zum effizienten Monitoring großer Unterwassergebiete. Aufbauend auf das vorhergehende Vorhaben Druckneutrale Systeme Tiefsee (03SX276) sollen für 2 druckneutrale AUV s, Energieversorgungssysteme und Antriebe für ein Oberflächenfahrzeug und eine Bodenstation sowie für eine optischen und akustischen Relaisstation Lösungswege erarbeitet und anschließend entwickelt, konstruiert, gebaut und auf See getestet werden. Die AUV s sollen sowohl als Langsteckenmessfahrzeuge als auch als ROV im Flachwasser und bis 6000 m Wassertiefe eingesetzt werden können. Hierzu wird ein AUV mit einem bei der Langstreckenfahrt geschlossenen ROV Modul mit Hoverantrieben, Kamerasystem, Beleuchtung und Probennehmer ausgerüstet. Die manuelle Steuerung erfolgt durch ein optisches Modem über eine Relaisstat. am Einleiterkabel. Die AUV s besitzen ein eigenes Navigationssystem und werden durch möglichst viele akustische USBL - Kontakte zur Bodenstat. und den weiteren AUV s und Fahrzeuge über und unter Wasser fortlaufend georefferenziert. Sie besitzen eine kostengünstige Kunststoff - Metall - Komposit - Rahmenstruktur mit integrierten Auftriebselementen und Hauptenergiespeichern. Die AUV s können an der Bodenstation andocken, Daten sichern und sich mit Energie aufladen. Die Energiedichte der Energieversorgungssysteme soll verbessert und Lösungen für druckneutrale Hochenergiespeicher im Bereich von 100 kWh bis 300 kWh erarbeitet werden. Die druckneutralen Antriebssysteme sollen wesentlich verbessert und effizienter gestaltet werden.
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| Bund | 29 |
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