Das Projekt "Synthetischer Ansatz zur kontrollierten Herstellung von Materialien aus Kohlenhydraten, von NANO-Technologie zur BULK-Produktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung durchgeführt. Auf synthetischen Peptiden oder DNA basierende supramolekulare Systeme sind die Grundpfeiler der modernen Bionanotechnologie. Allerdings wird ihre industrielle Nutzung durch die geringen Mengen, die hergestellt werden können, begrenzt. Ähnliches Potential kann auch von Kohlenhydraten, die deutlich häufiger vorhanden sind, erwartet werden. Durch Ihre starke Tendenz hierarchische Systeme zu bilden, sind Polysaccharide ideal zur Herstellung von Biomaterialien geeignet. Jedoch ist das Verständnis auf molekularer Ebene für Polysaccharide aufgrund ihrer intrinsischen Komplexität geringer als das für andere Biomaterialien, was die Produktion von 'maßgeschneiderten' Materialien behindert. Extraktion und Aufreinigung, die häufig an harsche Bedingungen und den Einsatz giftiger Chemikalien gekoppelt sind, liefern Probengemische, die das Erstellen von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erschweren. Mein Ziel ist es, das Gebiet der Kohlenhydratmaterialien durch einen synthetischen Ansatz zu revolutionieren. Automatisierte Methoden werden eigesetzt, um genau definierte natürliche und künstliche Oligosaccharide zu synthetisieren und diese für das Etablieren von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu nutzen. Dieses grundlegende Wissen wird in neue, dynamische supramolekulare Materialien mit manipulierbaren Eigenschaften übersetzt. Diese Materialien sind ideal, um die extrazelluläre Umgebung nachzuahmen und deswegen sollen sie als Trägermatrix für Zellen eingesetzt werden, um die Zellentwicklung zu steuern. Synthetische Oligomere werden auch als Modell für die Untersuchung von Polysaccharidinteraktionen untereinander und mit anderen natürlichen Entitäten eingesetzt. Künstliche Analoga (z.B. 'Zucker-Foldamere') werden eingesetzt, um spezielle Aggregate, die das Verarbeiten von Polysacchariden erschweren, zu destabilisieren. Das langfristige Ziel ist die Herstellung von 'Foldameren', die die spezielle Aggregation natürlicher Polymere dirigieren und modulieren können.
Das Projekt "Vorhaben: Szenarien für marine Säugetiere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für terrestrische und Aquatische Wildtierforschung durchgeführt. Marine Säugetiere sind wichtige Topprädatoren in Nord- und Ostsee und haben einen hohen Schutzstatus in Europa. Sie reagieren sensibel auf Änderungen und gelten daher als wichtige Indikatoren für den Zustand von marinen Ökosystemen. Um diese in Ökosystemmodellen entsprechend berücksichtigen zu können, müssen sowohl die Ansprüche an ihr Habitat als auch die Einflüsse von anthropogenen Stressoren parametrisiert werden. Im Projekt wird das Vorkommen der marinen Säugetiere im End-to-End (E2E) Modellsystem integriert. Mit diesem Modell wird eine virtuelle Umgebung zur Untersuchung von Auswirkungen der Klimaänderung und anthropogener Nutzungen auf Ökosysteme sowie zur Testung unterschiedlicher Managementmaßnahmen, die gerade im Zusammenhang mit dem Schutz und Erhalt von marinen Säugetierpopulationen noch nicht bewertet sind. Die Vorhersage von zeitlichen und räumlichen Veränderungen im Vorkommen von marinen Säugetieren soll verbessert und ein Verständnis für die Prozesse entwickelt werden, welche die Variabilität des Vorkommens beeinflussen. Zudem werden bei dieser Modellentwicklung Interessenvertretern eingebunden, um aktuelle und potenzielle Nutzungsmuster zu bewerten und Managementmaßnahmen zu testen. Anthropogene Stressoren, wie z.B. durch den Offshore-Windenergieausbau, werden durch Telemetriestudien an Seehunden untersucht, um über die Aufnahme und das Modellieren von Verhaltensreaktionen Rückschlüsse auf die Effekte von Lärmemissionen auf das Energiebudget ziehen zu können. Die Nutzungsszenarien werden in Kombination mit Szenariensimulationen zu regionalen Auswirkungen des zukünftigen Klimawandels mit den Modellen zur Verteilung der marinen Säugetiere durchgeführt und mit dem End-to-End (E2E) Modellsystem gekoppelt. Dringend benötigtes Handlungswissen zur Umsetzung von politisch-gesellschaftlichen Zielvorgaben wird erarbeitet und die Effektivität von Managementoptionen für das Schutzgut 'marine Säugetiere' unter zukünftigen Klimabedingungen evaluiert.
Das Projekt "TV: Modellentwicklung und experimentelle Untersuchungen zur Leistungsvorhersage von kleinskaligen Seitenkanalmaschinen und Abscheideelemente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von leistungs- und geräuschoptimierten Seitenkanalgebläsen/-verdichtern kleiner Bauart und die Entwicklung effizienter miniaturisierter Abscheidesysteme zur Ölaerosolabscheidung, in welchen die genannten Strömungsmaschinen zur Druckverlustkompensation eingesetzt werden. Zu entwickeln sind Modellregeln und Ähnlichkeitsgesetze, die es erlauben, das Kennlinienverhalten und die Schallcharakteristiken der genannten kleinskaligen Strömungsmaschinen zu beschreiben und daraus konstruktive Maßnahmen für die Maschinenauslegung abzuleiten. Hierzu wird ein komplementärer Ansatz aus numerischen Strömungssimulationen, Experimenten und analytischen Betrachtungsweisen verfolgt. Für die gezielte Entwicklung der genannten Abscheidesysteme werden die Grundelemente Impaktor, Multizyklone kleinster Bauart, extrem gekrümmte Kanalstrecken, Vliese belegt mit Nanofasern, Mikroimpaktoren in Form von Drahtgeweben und Metallschäume sowie Spiralkanalabscheider in Verbindung mit Gleichstromzyklonen betrachtet. Basierend auf systematischen numerischen und experimentellen Untersuchungen sind Modelle für die Einzelelemente zu entwickeln, um damit dann das Gesamtabscheidesystem inklusive Strömungsmaschine optimieren zu können. Neben hoher Energieeffizienz und ressourcenschonendem Materialeinsatz soll das aktive miniaturisierte Abscheidesystem ein hohe Abscheideleistung im Feinstaerosolbereich (x-50,3 = 0,1 Mikro m) bei einer Trennschärfe von x-25,3/ x-75,3 ˜ 0,7 besitzen.
Das Projekt "TV: Herstellung und Optimierung kleinskaliger Abscheideelemente und systematische Untersuchungen zur Leistung und Optimierung aktiver Abscheidesyste" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elsässer Filtertechnik GmbH durchgeführt. Ziel ist die Ableitung von Modellregeln und Ähnlichkeitsgesetzen zur Leistungs- und Geräuschoptimierung von Seitenkanalgebläsen/-verdichtern kleiner Bauart und die Entwicklung effizienter miniaturisierter Abscheidesysteme zur Ölaerosolabscheidung, in welchen die genannten Strömungsmaschinen zur Druckverlustkompensation eingesetzt werden. Zu entwickeln sind Modellregeln und Ähnlichkeitsgesetze, die es erlauben, das Kennlinienverhalten und die Schallcharakteristiken der genannten kleinskaligen Strömungsmaschinen zu beschreiben und daraus konstruktive Maßnahmen für die Maschinenauslegung abzuleiten. Hierzu wird ein komplementärer Ansatz aus numerischen Strömungssimulationen, Experimenten und analytischen Betrachtungsweisen verfolgt. Für die gezielte Entwicklung der genannten Abscheidesysteme werden die Grundelemente Impaktor, Multizyklone kleinster Bauart, extrem gekrümmte Kanalstrecken, Vliese belegt mit Nanofasern, Mikroimpaktoren in Form von Drahtgeweben und Metallschäume sowie Spiralkanalabscheider in Verbindung mit Gleichstromzyklonen betrachtet. Basierend auf systematischen numerischen und experimentellen Untersuchungen sind Modelle für die Einzelelemente zu entwickeln, um damit dann das Gesamtabscheidesystem inklusive Strömungsmaschine optimieren zu können. Neben hoher Energieeffizienz und ressourcenschonendem Materialeinsatz soll das aktive miniaturisierte Abscheidesystem ein hohe Abscheideleistung im Feinstaerosolbereich (x50,3 = 0,1 Mikro m) bei einer Trennschärfe von x25,3/ x75,3 ˜ 0,7 besitzen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchung tribologischer Aspekte der Dämpfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, MikroTribologie Centrum Mikro TC durchgeführt. Ziel des beantragten Projekts ist es, bei heute üblichen und bereits gewichtsreduzierten Leichtbaustrukturen zusätzliches Gewicht einzusparen, indem hocheffiziente Dämpfungseffekte, die über Reibungseffekte Schwingungsenergie dissipieren, entwickelt und im Rahmen eines Optimierungsprozesses in der Struktur verteilt werden. Diese Elemente werden auf Grundlage bestehender Fügetechnologien entwickelt und sollen anstatt konventioneller Fügestellen oder zusätzlich zu diesen in die Struktur eingebracht werden. Durch mikrotribometrische Untersuchung verschiedener Materialkombinationen und Oberflächen werden optimale Voraussetzungen für maximale Energiedissipation in der Fügestelle geschaffen und fließen in die Entwicklung einer neuen Klasse von Reibelementen ein. Um diese Entwicklungen schnell und effizient durchzuführen, verfolgt das Projektteam einen Ansatz, der experimentelle Untersuchungen und Simulationsmodelle auf verschiedenen Skalen miteinander koppelt, um schlussendlich zu einer Familie von in der Praxis einsetzbaren Reibelementen sowie deren numerischen Modellen für den virtuellen Entwurfs- und Konstruktionsprozess zu gelangen. Im Rahmen des Model Based System Engineering sollen bereits in frühen Entwurfsphasen die Performanceprüfung und Gewichtsoptimierung in den Entwurfsprozess eingebracht und dies im Projekt insbesondere im Hinblick auf die Schwingungseigenschaften von Leichtbauteilen demonstriert werden. Durch eine realitätsnahe numerische Simulation der Fügestellen auf Grundlage eines neu entwickelten Materialgesetztes kann die Vorhersagequalität des dynamischen Antwortverhaltens einer Struktur wesentlich verbessert werden. Die Zielstellung ist es, die Reib-Dämpfungselemente individuell für verschiedene Einsatzszenarien konfigurierbar zu machen und zu industriell fertigbaren und serientauglichen Bauteilen weiterzuentwickeln. Dazu werden die Arbeitsschritte während der Projektlaufzeit an einem Demonstrator validiert und ihre praktische Anwendbarkeit geprüft.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EKPO Fuel Cell Technologies GmbH durchgeführt. Bis heute konnten PEM-Brennstoffzellensysteme in mobilen Anwendungen nicht in der Breite eingeführt werden. Trotz zahlreicher Vorteile gegenüber rein elektrischen Antrieben, liegt der Grund dafür vor allem in den höheren Systemkosten. Durch eine parallele Untersuchung und Optimierung der Kosten, Effizienz, Dynamik und Lebensdauer ist jedoch von einer zeitnahen Marktdurchdringung von PEM-Brennstoffzellensystemen auszugehen. Während die Materialwissenschaften und die Produktionstechnik in enger Zusammenarbeit die einzelnen Komponenten des Brennstoffzellenstacks optimieren und durch eine Hochskalierung der Produktion dessen Kosten reduzieren, ist es Aufgabe der Systemingenieure und Regelungstechnik das PEM-Brennstoffzellensystem bei einer hohen Effizienz und Dynamik zu betreiben, ohne die Lebensdauer zu mindern. Ziel des Projektes ist es daher, eine robuste Regelung für ein hochdynamisches PEM-Brennstoffzellensystem bei gleichzeitig hoher Lebensdauer zu entwickeln. Basierend auf Untersuchungen auf den bestehenden Prüfständen der Forschung und Industrie sollen mathematische Modelle für den Brennstoffzellenstack und seine Nebenaggregate erstellt und sukzessive für die Anwendung in der Regelung reduziert werden. Diese Modelle sollen neben dem dynamischen Verhalten ebenfalls die Degradation berücksichtigen. Validiert werden diese Modelle hinsichtlich Degradation durch Untersuchungen an real gealterten Komponenten der Stacks, die durch die EKPO durchgeführt werden. Mittels einer modellprädiktiven Regelung, welche auf Basis des echtzeitfähigen Modells des Brennstoffzellensystems sowie der Information von Zustandsbeobachtern durch die EKPO mitentwickelt wird, soll eine robuste und sichere Regelung realisiert werden. Eine Zustandserfassung und Lebensdauer-prognose soll darüber hinaus den Weg für prädiktive Wartungsstrategien ebnen, deren Beitrag im Rahmen einer TCO-Analyse quantifiziert werden soll.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FEV Europe GmbH durchgeführt. Bis heute konnten PEM-Brennstoffzellensysteme in mobilen Anwendungen nicht in der Breite eingeführt werden. Trotz zahlreicher Vorteile gegenüber rein elektrischen Antrieben, liegt der Grund dafür vor allem in den höheren Systemkosten. Durch eine parallele Untersuchung und Optimierung der Kosten, Effizienz, Dynamik und Lebensdauer ist jedoch von einer zeitnahen Marktdurchdringung von PEM Brennstoffzellensystemen auszugehen. Während die Materialwissenschaften und die Produktionstechnik in enger Zusammenarbeit die einzelnen Komponenten des Brennstoffzellenstacks optimieren und durch eine Hochskalierung der Produktion dessen Kosten reduzieren, ist es Aufgabe der Systemingenieure und Regelungstechnik das PEM-Brennstoffzellensystem bei einer hohen Effizienz und Dynamik zu betreiben, ohne die Lebensdauer zu mindern. Ziel des Projektes ist es daher, eine robuste Regelung für ein hochdynamisches PEM-Brennstoffzellensystem bei gleichzeitig hoher Lebensdauer zu entwickeln. Basierend auf Untersuchungen auf den bestehenden Prüfständen der Forschung und Industrie sollen mathematische Modelle für den Brennstoffzellenstack und seine Nebenaggregate erstellt und sukzessive für die Anwendung in der Regelung reduziert werden. Diese Modelle sollen neben dem dynamischen Verhalten ebenfalls die Degradation berücksichtigen. Mittels einer modellprädiktiven Regelung, welche auf Basis des echtzeitfähigen Modells des Brennstoffzellensystems sowie der Information von Zustandsbeobachtern entwickelt wird, soll eine robuste und sichere Regelung realisiert werden. Eine Zustandserfassung und Lebensdauerprognose soll darüber hinaus den Weg für prädiktive Wartungsstrategien ebnen, deren Beitrag im Rahmen einer TCO-Analyse quantifiziert werden soll. Die FEV wird im Rahmen des Projektes maßgeblich an der Modellierung der Alterung der verschiedenen Komponenten des Brennstoffzellensystems mitwirken und so mit an der Grundlage für die modellprädiktive Regelung forschen.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pierburg GmbH durchgeführt. Bis heute konnten PEM-Brennstoffzellensysteme in mobilen Anwendungen nicht in der Breite eingeführt werden. Trotz zahlreicher Vorteile gegenüber rein elektrischen Antrieben, liegt der Grund dafür vor allem in den höheren Systemkosten. Durch eine parallele Untersuchung und Optimierung der Kosten, Effizienz, Dynamik und Lebensdauer ist jedoch von einer zeitnahen Marktdurchdringung von PEM-Brennstoffzellensystemen auszugehen. Während die Materialwissenschaften und die Produktionstechnik in enger Zusammenarbeit die einzelnen Komponenten des Brennstoffzellenstacks optimieren und durch eine Hochskalierung der Produktion dessen Kosten reduzieren, ist es Aufgabe der Systemingenieure und Regelungstechnik das PEM-Brennstoffzellensystem bei einer hohen Effizienz und Dynamik zu betreiben, ohne die Lebensdauer zu mindern. Ziel des Projektes ist es daher, eine robuste Regelung für ein hochdynamisches PEM-Brennstoffzellensystem bei gleichzeitig hoher Lebensdauer zu entwickeln. Basierend auf Untersuchungen auf den bestehenden Prüfständen der Forschung und Industrie sollen mathematische Modelle für den Brennstoffzellenstack und seine Nebenaggregate erstellt und sukzessive für die Anwendung in der Regelung reduziert werden. Diese Modelle sollen neben dem dynamischen Verhalten ebenfalls die Degradation berücksichtigen. Mittels einer modellprädiktiven Regelung, welche auf Basis des echtzeitfähigen Modells des Brennstoffzellensystems sowie der Information von Zustandsbeobachtern entwickelt wird, soll eine robuste und sichere Regelung realisiert werden. Eine Zustandserfassung und Lebensdauer-prognose soll darüber hinaus den Weg für prädiktive Wartungsstrategien ebnen, deren Beitrag im Rahmen einer TCO-Analyse quantifiziert werden soll.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme durchgeführt. Bis heute konnten PEM-Brennstoffzellensysteme in mobilen Anwendungen nicht in der Breite eingeführt werden. Trotz zahlreicher Vorteile gegenüber rein elektrischen Antrieben, liegt der Grund dafür vor allem in den höheren Systemkosten. Durch eine parallele Untersuchung und Optimierung der Kosten, Effizienz, Dynamik und Lebensdauer ist jedoch von einer zeitnahen Marktdurchdringung von PEMBrennstoffzellensystemen auszugehen. Während die Materialwissenschaften und die Produktionstechnik in enger Zusammenarbeit die einzelnen Komponenten des Brennstoffzellenstacks optimieren und durch eine Hochskalierung der Produktion dessen Kosten reduzieren, ist es Aufgabe der Systemingenieure und Regelungstechnik das PEM-Brennstoffzellensystem bei einer hohen Effizienz und Dynamik zu betreiben, ohne die Lebensdauer zu mindern. Ziel des Projektes ist es daher, eine robuste Regelung für ein hochdynamisches PEM-Brennstoffzellensystem bei gleichzeitig hoher Lebensdauer zu entwickeln. Basierend auf Untersuchungen auf den bestehenden Prüfständen der Forschung und Industrie sollen mathematische Modelle für den Brennstoffzellenstack und seine Nebenaggregate erstellt und sukzessive für die Anwendung in der Regelung reduziert werden. Diese Modelle sollen neben dem dynamischen Verhalten ebenfalls die Degradation berücksichtigen. Mittels einer modellprädiktiven Regelung, welche auf Basis des echtzeitfähigen Modells des Brennstoffzellensystems sowie der Information von Zustandsbeobachtern entwickelt wird, soll eine robuste und sichere Regelung realisiert werden. Eine Zustandserfassung und Lebensdauer-prognose soll darüber hinaus den Weg für prädiktive Wartungsstrategien ebnen, deren Beitrag im Rahmen einer TCO-Analyse quantifiziert werden soll.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modellentwicklung und Applikation der robusten Übertragungsnetzplanung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik durchgeführt. Die Teilziele des Fraunhofer IEE bestehen zum einen darin, dass die (Weiter-)Entwicklung eines Optimierungswerkzeugs und des dazugehörigen Optimierungsframeworks fokussiert werden soll. Hierzu sollen weitere Maßnahmen innerhalb des Optimierungswerkzeugs abgebildet und berücksichtigt werden. Des Weiteren sollen auch die im Rahmen des Projekts entwickelte Optimierung des Netzbetriebs bei der Ermittlung des optimalen Netzausbaubedarfs berücksichtigt werden. Diese Maßnahmen sowie den Netzbetrieb gilt es zunächst innerhalb der mathematischen Optimierung zu formulieren und in das Optimierungsframework zu implementieren, um diese für die Ermittlung eines robusten Netzausbaus nutzen zu können. Parallel zur (Weiter-)Entwicklung der Optimierungswerkzeuge werden die Modelle und Simulationswerkzeuge weiterentwickelt, um alle im Projekt relevanten innovativen Technologien detailliert abbilden zu können und alle notwendigen Untersuchungen durchführen zu können. Zum Beispiel muss die bestehende Strommarktsimulation erweitert werden, um die gesteigerte Komplexität von räumlicher Auflösung und Rückkopplung Markt-Netz abbilden zu können. Auch gehört die Weiterentwicklung der Open Source Bibliothek pandapower für statische Netzanalysen sowie übertragungsnetzspezifische Komponentenmodelle dazu.
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| Bund | 39 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 39 |
| License | Count |
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| offen | 39 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 38 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 33 |
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
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| Boden | 18 |
| Lebewesen & Lebensräume | 17 |
| Luft | 15 |
| Mensch & Umwelt | 39 |
| Wasser | 13 |
| Weitere | 39 |