Der spanische Energieversorger Ente Vasco de la Energía (EVE) verkündete am 7. Juli 2011 auf seiner Internetseite, dass das Baskenland das erste kommerzielle Wellenkraftwerk Europas eingeweiht hat. Das Kraftwerk mit einer Leistung von 300 Kilowatt befindet sich vor der kleinen Stadt Mutriku an der Nordküste Spaniens, gelegen zwischen San Sebastian und Bilbao.
Das Projekt "Windanalyse in der mittleren Atmosphäre mittels nächtlicher RMR-Lidar-Messungen in mittleren Breiten in Kühlungsborn (AMUN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Der horizontale Wind nimmt eine Schlüsselrolle in der Dynamik der Atmosphäre ein. Insbesondere beeinflusst er die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen und thermischen Gezeiten in der mittleren Atmosphäre. Simultane Wind- und Temperaturmessungen bieten dabei die einzigartige Möglichkeit, sowohl kinetische als auch potentielle Energiedichten der Schwerewellen zu berechnen, aus denen wiederum intrinsische Wellenparameter ableitbar sind. Windmessungen in der mittleren Atmosphäre sind jedoch insbesondere im Höhenbereich zwischen 35 und 75 km sehr selten, da hier weder Radiosonden noch Radars Daten liefern und Wind-Radiometer bzw. Satelliten keine für die Untersuchung von Schwerewellen ausreichend große Genauigkeit und Auflösung haben. Deshalb wollen wir in Kühlungsborn/Deutschland (54° N, 12° O) ein neues Lidar aufbauen, mit dem bei gekippten Teleskopen der Horizontalwind aus der Dopplerverschiebung der Rayleigh-Rückstreuung bestimmt werden kann. Neben der Erstellung einer Wind-Klimatologie steht vor allem die Untersuchung der Ausbreitung von Trägheitsschwerewellen in der mittleren Atmosphäre im Vordergrund. Dazu werden wir u.a. horizontale und vertikale Impulsflüsse und die Höhe des Impulsübertrags an die Hintergrundatmosphäre bestimmen. Diese für die Energiebilanz der Atmosphäre wesentlichen Parameter liefern wichtige Vergleichsgrößen für Zirkulationsmodelle. Ferner werden wir intrinsische Welleneigenschaften aus Wind-Hodographen analysieren, die für andere bodengebundene Messsysteme in der Regel nicht zugänglich sind. Unter Einbeziehung des lokalen Hintergrundwindes sollen aufwärts und abwärts propagierende Schwerewellen eindeutig getrennt und quantifiziert werden. Die Analysen werden insgesamt unser Verständnis der vertikalen Kopplung und der zu Grunde liegenden Zirkulation in der mittleren Atmosphäre deutlich verbessern. Das neue Lidarsystem ergänzt ein in Nordnorwegen am ALOMAR-Observatorium (69° N, 16° O) vorhandenes Windlidar, welches ebenfalls vom IAP betrieben wird. In diesem Projekt wird die dabei erworbene Expertise genutzt, um die Entwicklungsrisiken für das neue Lidar zu minimieren und schwerpunktmäßig Windmessungen in der mittleren Atmosphäre durchzuführen und zu interpretieren.
Das Projekt "Impuls- und Energieflüsse in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Unsere Motivation basiert auf der Tatsache, dass bei schwachen bis mäßigen Windgeschwindigkeiten die gekoppelten viskosen Luft-Wasser-Schichten auf beiden Seiten der Mikroschickt an der Wasseroberfläche (surface microlayer, SML) den Großteil der Windspannung tragen, die wiederum stark von den Oberflächenwellen moduliert wird. Dynamische Prozesse auf Skalen von Millimetern bis wenigen Zentimetern werden durch den Windstress angetrieben und sind von zentraler Bedeutung für ein tiefes Verständnis der SML-Dynamik und der Austauschprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre. Wenn monomolekulare Oberflächenfilme an der Meeresoberfläche (marine Monolayers) die (mehrschichtige/ Mikrometer-) SML bedecken, dämpfen sie kleinskalige Oberflächenwellen, wodurch diese Austauschprozesse beeinflusst werden. Während die allgemeine Wirkung von Monolayern auf die kleinskalige Oberflächenrauheit, auf den Windstress und auf Gasflüsse grundsätzlich bekannt ist, fehlt es noch an Wissen über ihren Einfluss auf Prozesse, die auf sehr kleinen Längenskalen in der Größenordnung von Millimetern und darunter ablaufen. Im Teilprojekt 2.2 der Forschungsgruppe BASS werden wir diese Lücke durch eine Reihe von Laborexperimenten am Windwellenkanal der Universität Hamburg schließen, in denen modernste Beobachtungstechniken einen bisher nicht erreichten Einblick in kleinskalige Dynamiken innerhalb der SML und ihrer unmittelbare Umgebung liefern werden. Die Relevanz für die Forschungsgruppe BASS ergibt sich aus der Untersuchung von Transport-, Akkumulations- und Austauschprozessen innerhalb der SML, die hauptsächlich von kleinskaligen Dynamiken an der Meeresoberfläche getrieben werden und somit von ihnen abhängen. Um diese Prozesse zu verstehen, ist eine gründliche Kenntnis der kleinräumigen Oberflächenwellen- und oberflächennahen Strömungsfelder sowie der Turbulenzmuster sowohl ober- als auch unterhalb der (dynamischen) Wasseroberfläche erforderlich. Ihre Untersuchung erfordert Messungen auf räumlichen Skalen im Millimeterbereich und darunter, sowie Experimente unter kontrollierten (Wind- und Wellen-) Bedingungen, die nur in Laboreinrichtungen wie dem Windwellenkanal der Universität Hamburg möglich sind. Innerhalb dieses Teilprojekts werden wir kleinräumige (cm bis sub-mm) physikalische Prozesse an der rauen Luft-Wasser-Grenzfläche untersuchen, die von anderen Teilprojekten untersuchte Austauschprozesse modulieren und kontrollieren, und die durch monomolekulare Oberflächenfilme verändert werden, die häufig in Küstengewässern anzutreffen sind.
Das Projekt "Vorhaben: Räumliche Verteilung von Vegetation und Seegang in Lahnungsfeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Lahnungsfelder stellen eine kulturhistorische Entwicklung im Küstenschutz entlang der Deutschen Nordsee dar und werden zur Wellen- und Strömungsdämpfung im Vorlandbereich errichtet und unterhalten. Sie gewährleisten hydrodynamisch beruhigte Bereiche in denen mitgeführte Schwebstoffe ausfallen und eine Sedimentation verbunden mit einem Aufwuchs des umschlossenen Lahnungsfeldes einleiten. Ihre Ausführung ist zumeist orthogonal zur Küstenlinie und rechteckig in der Geometrie mit einer seeseitigen Öffnung zur Entwässerung während des Ebbstromes. Wissenschaftliche Erkenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen anbrandenden Seegang und Lahnungsfeldern unter nicht orthogonaler Anströmrichtung liegen nicht vor. Des Weiteren fehlen Informationen zur Wirkzusammenhängen zwischen den daraus resultierenden reduzierten Wellenenergien innerhalb des Lahnungsfeldes sowie sich ansiedelnder Vegetation und morphodynamisch bedingter Akkumulation von Sedimenten. Auch der Einfluss der Anordnung und Dimensionierung sowie Unterhaltung der zur Entwässerung in den Feldern angelegten Grüppen auf den Aufwuchs ist bisher unerforscht. Die Technische Universität Braunschweig beschäftigt sich im Rahmen des Projektes mit der Erfassung von Richtungsseegang im Feld an der Ost- und Nordfriesischen Küste, um die Transformation der einlaufenden Wellen abhängig von der Wellenlaufrichtung zu messen und zu quantifizieren. Darüber hinaus werden in Feldkampagnen biomechanische Vegetationseigenschaften erfasst, um Rückschlüsse über die Ansiedlung von Salzwiesenpflanzen und deren Vegetationssukzession in Rückkopplung mit Seegangsenergie und Morphodynamik zu erheben. Ergänzend sind 2D-Versuche zur Erforschung des Einflusses von Lahnungswandgeometrie im Wellenkanal geplant, um Optimierungspotentiale aufzudecken. Die Daten fließen in 3D- Modelle ein, welche zur Projektion von Optimierungs-, Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im präventiven Küstenschutz herangezogen werden können.
Das Projekt "Interaktion von Vegetation und Morphodynamik in Lahnungsfeldern; Leitantrag" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Lahnungsfelder stellen eine kulturhistorische Entwicklung im Küstenschutz entlang der Deutschen Nordsee dar und werden zur Wellen- und Strömungsdämpfung im Vorlandbereich errichtet und unterhalten. Sie gewährleisten hydrodynamisch beruhigte Bereiche in denen mitgeführte Schwebstoffe ausfallen und eine Sedimentation verbunden mit einem Aufwuchs des umschlossenen Lahnungsfeldes einleiten. Ihre Ausführung ist zumeist orthogonal zur Küstenlinie und rechteckig in der Geometrie mit einer seeseitigen Öffnung zur Entwässerung während des Ebbstromes. Wissenschaftliche Erkenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen anbrandenden Seegang und Lahnungsfeldern unter nicht orthogonaler Anströmrichtung liegen nicht vor. Des Weiteren fehlen Informationen zur Wirkzusammenhängen zwischen den daraus resultierenden reduzierten Wellenenergien innerhalb des Lahnungsfeldes sowie sich ansiedelnder Vegetation und morphodynamisch bedingter Akkumulation von Sedimenten. Auch der Einfluss der Anordnung und Dimensionierung sowie Unterhaltung der zur Entwässerung in den Feldern angelegten Grüppen auf den Aufwuchs ist bisher unerforscht. Die Technische Universität Braunschweig beschäftigt sich im Rahmen des Projektes mit der Erfassung von Richtungsseegang im Feld an der Ost- und Nordfriesischen Küste, um die Transformation der einlaufenden Wellen abhängig von der Wellenlaufrichtung zu messen und zu quantifizieren. Darüber hinaus werden in Feldkampagnen biomechanische Vegetationseigenschaften erfasst, um Rückschlüsse über die Ansiedlung von Salzwiesenpflanzen und deren Vegetationssukzession in Rückkopplung mit Seegangsenergie und Morphodynamik zu erheben. Ergänzend sind 2D-Versuche zur Erforschung des Einflusses von Lahnungswandgeometrie im Wellenkanal geplant, um Optimierungspotentiale aufzudecken. Die Daten fließen in 3D- Modelle ein, welche zur Projektion von Optimierungs-, Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im präventiven Küstenschutz herangezogen werden können.
Das Projekt "Zeitliche Variabilität von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
Das Projekt "Teilprojekt (10) W01: Schwerewellenparametrisierung für die Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Ein neues Konzept für Schwerewellenparametrisierungen in atmosphärischen Zirkulationsmodellen soll entwickelt werden. Es basiert auf der Beschreibung des Wellenfeldes durch die Wellenenergie im physikalischen und Wellenzahlraum und seiner prognostischen Berechnung durch die Strahlungstransportgleichung. Die vorgeschlagene Parametrisierung soll zum ersten Mal 1) alle relevanten Quellen kontinuierlich in Raum und Zeit beinhalten, und 2) alle Schwerewellenquellen (Orographie, Fronten und Konvektion) mit einer einzelnen Parametrisierung beschreiben. Darüber hinaus wird das neue Konzept in einer exakt energieerhaltenden Form formuliert werden.
Das Projekt "Kooperative Erarbeitung einer wegweisenden, integrierten autonomen Lösung für Monitoring in der Tiefsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ROSEN Technology and Research Center GmbH durchgeführt. Ein großer Teil der Öl- und Gasversorgung der Welt stammt aus der Förderung auf dem Meer. Für die Sicherheit von Menschen und der empfindlichen Meeresumwelt ist es jedoch essentiell, dass die Anlagen, die diese fossilen Energiequellen fördern und transportieren, technisch sicher sind und deren Sicherheit auch regelmäßig überwacht wird. Im Moment wird die Überwachung durch hohe Kosten spezialisierter Untersuchungs-Schiffe und deren Abhängigkeit von gutem Wetter und ruhiger See eingeschränkt. Auch wenn bei der Gewinnung von Strom und Wasserstoff auf hoher See durch Wind und Wellenenergie die Umweltgefahren geringer sind als bei den fossilen Energieträgern, werden auch hier bessere und preisgünstigere Lösungen für die technische Überwachung benötigt. Das Ziel des CIAM-Projektes ist es, eine Lösung zu entwickeln, die weniger auf diese Schiffe angewiesen ist und perspektivisch ganz auf diese Schiffe verzichten kann und die trotzdem die gleiche oder bessere Überwachung leistet.
Das Projekt "Vorhaben: Modulbaukasten zum Aufbau von Port to Port AUV-Technologien und System-Integration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ROSEN Technology and Research Center GmbH durchgeführt. Ein großer Teil der Öl- und Gasversorgung der Welt stammt aus der Förderung auf dem Meer. Für die Sicherheit von Menschen und der empfindlichen Meeresumwelt ist es jedoch essentiell, dass die Anlagen, die diese fossilen Energiequellen fördern und transportieren, technisch sicher sind und deren Sicherheit auch regelmäßig überwacht wird. Im Moment wird die Überwachung durch hohe Kosten spezialisierter Untersuchungs-Schiffe und deren Abhängigkeit von gutem Wetter und ruhiger See eingeschränkt. Auch wenn bei der Gewinnung von Strom und Wasserstoff auf hoher See durch Wind und Wellenenergie die Umweltgefahren geringer sind als bei den fossilen Energieträgern, werden auch hier bessere und preisgünstigere Lösungen für die technische Überwachung benötigt. Das Ziel des CIAM-Projektes ist es, eine Lösung zu entwickeln, die weniger auf diese Schiffe angewiesen ist und perspektivisch ganz auf diese Schiffe verzichten kann und die trotzdem die gleiche oder bessere Überwachung leistet. Dazu sollen im Projekt zwei Tauchroboter mit extrem langer Einsatzdauer und einem bisher unerreichten Autonomiegrad sowie eine auf diese Roboter abgestimmte Unterwasser-Dockingstation entwickelt werden Leiter des Projektkonsortiums ist die Firma ROSEN, weltweiter Marktführer bei Pipeline-Inspektionen und Pionier bei der Umnutzung von Erdgasleitungen für den Transport von regenerativ erzeugtem Wasserstoff, der 19981 in Lingen im Emsland gegründet wurde. Gemeinsam mit drei hoch-innovativen kleinen Technologiefirmen und vier renommierte Forschungseinrichtungen und Universitäten aus ganz Deutschland soll eine Lösung entwickelt werden, die das Potenzial hat, nicht nur die Offshore Öl- und Gasindustrie zu verändern, sondern auch darüber hinaus die verantwortungsvolle und ressourcenschonende Nutzung der Meere für die Welt voranbringt.
Das Projekt "Teilvorhaben: VaSiRe - Validierung, Simulation, Regelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. Im vorgeschlagenen Verbundvorhaben werden in einem Zeitraum von 36 Monaten von den Projektpartnern Universität Stuttgart, Technische Universität Hamburg und der sowento GmbH die Themen Validierung, Messung und Optimierung von schwimmenden Windenergiesystemen bearbeitet. Messdaten des FLOATGEN-Prototyps im französischen SEM-REV-Testfeld sollen als Basis für die Validierung von Simulationsmodellen verschiedener Modelltiefe dienen. Zwei Lidar-Systeme werden in einer sechsmonatigen Messkampagne zur Untersuchung der Leistungskurve und des Nachlaufs verwendet. Die Messungen der Anströmung werden zur Validierung der Berechnungsmethoden der Leistungskurven für schwimmende Anlagen validiert. Der Nachlauf ist besonders für die Auslegung von schwimmenden Windparks relevant. Bestehende Software-Tools werden erstmalig mit dreidimensionalen Windmessdaten verglichen. Anschließend wird mit den gewonnenen Erkenntnissen die Regelung schwimmender Offshore-Windenergieanlagen verbessert. Fortschrittliche vorausschauende und Mehrgrößenregler mit angepassten dynamischen Modellen haben das Potenzial, die Wind- und Wellenkräfte, die auf die schwimmende Anlage wirken, auszugleichen. Damit soll es in Zukunft möglich sein, Schwimmplattformen für Windenergieanlagen noch effizienter und ressourcenschonender zu gestalten. Experten von Windenergieanlagen- und Plattformherstellern, Zertifizierern und Anlagenbetreibern werden im Rahmen von Workshops und Projekttreffen eingebunden, um einen interdisziplinären Austausch mit der Industrie zu ermöglichen.
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