Das Projekt "Teilvorhaben: Deutscher Wetterdienst (DWD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst durchgeführt. Die Vorhersage von Bewölkung, Gewittern und Niederschlag für die nächsten Minuten, Stunden und Tage ist für die Mobilität der modernen Gesellschaft mit Flugverkehr, Logistik und Privat Anwendern ebenso wesentlich wie für die Energieversorgung durch Photovoltaik und Wind. Der DWD betreibt mit dem ICON-EPS und COSMO-D2-EPS Vorhersagesysteme, welche unmittelbaren Einfluss auf eine massive Zahl von privaten und öffentlichen Nutzern haben. Weitreichende Fortschritte bei den Vorhersagen von Wolken und Niederschlag zeichnen sich ab durch die Weiterentwicklung der Numerischen Wettervorhersage (NWV) mit konvektions-auflösenden Modellen und deutlich erhöhten Vorhersage-Frequenzen (Rapid Update Cycle RUC). Diese müssen durch die Assimilation von Beobachtungen in hoher Aktualisierungsrate initialisiert werden, um hochwertige Vorhersagen liefern zu können. Die Beobachtung von Wolken erfolgt durch Bilder im sichtbaren und infraroten Bereich, entweder durch Satelliten, Wolken-Radar oder durch bodengebundene Kameras. Eine Initialisierung benötigt sogenannte Vorwärtsoperatoren, welche die Simulation der Beobachtungen oder abgeleiteter Größen basierend auf den atmosphärischen Variablen durchführen. Ziel des Projektes ist die Nutzung von neuen Verfahren der künstlichen Intelligenz zur Entwicklung von Vorwärtsoperatoren für bodengebundene Kameras im infraroten und sichtbaren Wellenlängen Bereich. Diese Operatoren sollen in die Systeme der Numerischen Wettervorhersage eingebunden und ihr Potential für eine Verbesserung der Initialisierung der Vorhersagemodelle im Bereich zwischen Minuten bis 24 Stunden evaluiert und demonstriert werden. Das Projekt integriert neue wissenschaftliche Trends aus den Bereichen der künstlichen Intelligenz und der schnellen Simulation von Strahlung, um bei der Initialisierung der numerischen Wettervorhersage mit Hilfe von Kamera-Bildern von Wolken das Potential für wesentlichen Fortschritt insbesondere für Flugverkehr, Straße und Bahn zu untersuchen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Test, Validierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinwerk Tringenstein GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, die Nutzung von Steinschlämmen aus der Steinbearbeitung für die Schneidwerkzeugfertigung zu verifizieren und somit einen in sich geschlossenen Recycling- Materialkreislauf zu entwickeln. Weiterhin sollen Werkzeugkonzepte auf Basis ressourcenschonender Materialkonzepte entwickelt und der Einsatz von Sekundärrohstoffen sowie die Einsparung von REACH-kritischen Werkstoffen evaluiert werden. Durch den avisierten Ansatz geschlossener Produktkreisläufe kann eine erhebliche Materialeffizienz bei gleichzeitiger Kostenreduktion und verbesserter Umweltverträglichkeit erreicht werden, da die Anwendung der Werkzeuge gleichzeitig eine anteilige Materialbasis für neue Schneidwerkzeuge bildet. Vor allem die wissenschaftliche und technische Innovation des Materialkreislaufes in der Schneidwerkzeugfertigung und anschließender Stein-bearbeitung stellt in Bezug auf eine nachhaltige Sekundärrohstoffnutzung einen erheblichen Fortschritt dar. Im Wesentlichen wird mit diesem Ansatz neben den ökologischen Aspekten der Wiederverwendung vor allem eine Kostenreduktion für anwendungsspezifisch in ihren Materialeigenschaften skalierbare Schneidwerkzeuge ermöglicht. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer und ressourcenschonender Recycling- und Werkstoffnutzungskonzepte für Diamantwerkzeuge und deren effiziente Herstellung und Anwendung. Die zentralen Ziele der Werkstoff- und Materialentwicklung verfolgen vor allem den nachhaltigen Umgang mit Rohstoffen und Materialien, sowie der Verwendung recycling-fähiger Abfall- / Naturbaustoffe als Sekundärrohstoff. Weiterhin ermöglicht der Ansatz geschlossene Produktkreisläufe, da die Anwendung der Werkzeuge gleich-zeitig eine anteilige Basis für neue Schneidwerkzeuge bildet. Ziele: Reduzierung von aktuell eingesetzten metallischen Werkstoffen um min. 25 %,Einsatz von 30 % bis 40 % Recyclingmaterial zur Werkzeugherstellung, Erhöhung der Werkzeugeffizienz um 50%,100% Reduzierung v. kritischen REACH-Stoffen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technologiemonitoring" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Verkehrsforschung durchgeführt. Ziel des Projekts zur Begleitforschung ist, die technischen Entwicklungen, die in den rund 20 Projekten des Programms STROM bearbeitet werden, mit den weltweiten Entwicklungen in Forschung und Entwicklung im Bereich Elektromobilität zu vergleichen. Es soll geklärt werden, in welchen Bereichen die deutschen Forschungsarbeiten ggf. verstärkt werden müssen und in welchen Bereichen bereits eine führende Rolle eingenommen wurde. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. DLR-FK übernimmt die Gesamtkoordination und ist hauptverantwortlich für das globale Technologiemonitoring. DLR-VF arbeitet bei ausgewählten Aspekten des Technologiemonitorings und zu Perspektiven der Elektromobilität (Roadmaps, Förderbindung) in den USA. Thematisch geclustert werden die 5 zentralen Regionen der Welt hinsichtlich Forschung und Entwicklung analysiert und den Arbeiten in Deutschland gegenüber gestellt. Der Austausch mit den Förderprojekten von STROM wird mit mehreren Workshops sichergestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Bindungs- und Werkzeugentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DIABÜ-Diamantwerkzeuge Heinz Büttner GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, die Nutzung von Steinschlämmen aus der Steinbearbeitung für die Schneidwerkzeugfertigung zu verifizieren und somit einen in sich geschlossenen Recycling- Materialkreislauf zu entwickeln. Weiterhin sollen Werkzeugkonzepte auf Basis ressourcenschonender Materialkonzepte entwickelt und der Einsatz von Sekundärrohstoffen sowie die Einsparung von REACH-kritischen Werkstoffen evaluiert werden. Durch den avisierten Ansatz geschlossener Produktkreisläufe kann eine erhebliche Materialeffizienz bei gleichzeitiger Kostenreduktion und verbesserter Umweltverträglichkeit erreicht werden, da die Anwendung der Werkzeuge gleichzeitig eine anteilige Materialbasis für neue Schneidwerkzeuge bildet. Vor allem die wissenschaftliche und technische Innovation des Material-kreislaufes in der Schneidwerkzeugfertigung und anschließender Stein-bearbeitung stellt in Bezug auf eine nachhaltige Sekundärrohstoffnutzung einen erheblichen Fortschritt dar. Im Wesentlichen wird mit diesem Ansatz neben den ökologischen Aspekten der Wiederverwendung vor allem eine Kostenreduktion für anwendungsspezifisch in ihren Materialeigenschaften skalierbare Schneidwerkzeuge ermöglicht. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer und ressourcenschonender Recycling- und Werkstoffnutzungskonzepte für Diamantwerkzeuge und deren effiziente Herstellung und Anwendung. Die zentralen Ziele der Werkstoff- und Materialentwicklung verfolgen vor allem den nachhaltigen Umgang mit Rohstoffen und Materialien, sowie der Verwendung recycling-fähiger Abfall- / Naturbaustoffe als Sekundärrohstoff. Weiterhin ermöglicht der Ansatz geschlossene Produktkreisläufe, da die Anwendung der Werkzeuge gleich-zeitig eine anteilige Basis für neue Schneidwerkzeuge bildet. Ziele: Reduzierung von aktuell eingesetzten metallischen Werkstoffen um min. 25 %,Einsatz von 30 % bis 40 % Recyclingmaterial zur Werkzeugherstellung, Erhöhung der Werkzeugeffizienz um 50%,100% Reduzierung v. kritischen REACH-Stoffen.
Das Projekt "International collaboration and partnership Stuttgart - New York on 'Urban Energy Systems for Zero-carbon Cities'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Zentrum für angewandte Forschung an Fachhochschulen, Nachhaltige Energietechnik - zafh.net durchgeführt. Die Kooperation zwischen der HFT Stuttgart und CUNY New York vereint führende Experten auf dem Gebiet urbaner Energiesysteme und Gebäudeeffizienz. Das Forschungsteam arbeitet an einer innovativen 3D Simulations-Plattform, welche sowohl strategische Szenarienberechnungen ermöglicht als auch für urbanes Energiemanagement eingesetzt werden kann. Der wissenschaftliche Fortschritt liegt vor allem in skalierbaren Simulationsmethoden, die von der Gebäudeebene bis zum Quartier und der Stadt unterschiedliche Detaillierungen ermöglichen, statistische und physikalische Simulationsmethoden kombinieren sowie Messdaten zur Validierung integrieren. Die HFT Expertise zur Kopplung von 3D-Städtemodellen mit modularen Simulationswerkzeugen wird mit dem CUNY Datenanalyse Know How resultierend aus dem Zugriff auf alle öffentlichen Gebäude in New York kombiniert. Während des ersten Forschungsaufenthalts entwickeln und testen die Stuttgarter Forscher die 3D Stadtmodelle mit dynamischer Gebäudesimulation für den öffentlichen Gebäudesektor in New York und validieren diese mit den Messdaten.
Das Projekt "IW-CIGSTech - Unterstützung der CIGS-Technologieentwicklung durch Vernetzung und wissenschaftlich-technische Kooperation in Form eines internationalen Workshops zu wissenschaftlich-technischen Aspekten der CIGS-Dünnschicht-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Photovoltaikmodule auf Basis des Halbleitersystems Cu(In,Ga)(S,Se)2 (kurz: CIGS) tragen mit ca. 5 GW weltweit installierter Leistung signifikant zur photovoltaischen Stromerzeugung bei. Diese Dünnschichtsolarzellen bieten Rekord-Laborwirkungsgrade von 22,6 %. Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeiten daran, die Technologie noch effizienter und wirtschaftlicher zu machen. Internationale Zusammenarbeit ist dabei essenziell. Die Marktreife der CIGS-Technologie ist zwar längst erreicht, doch herkömmliche, auf mono- oder multikristallinem Silizium basierende Solarmodule beherrschen weiterhin den Markt, und weitere Kostenreduktionen sind notwendig. Das Projekt strebt an, die wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit der CIGS-Community sowie die Kooperation zwischen Unternehmen und Forschungsinstituten weltweit zu stärken und damit den Fortschritt in Forschung, Entwicklung, Produktion und Anwendung zu beschleunigen. Ziel ist es, in gemeinsamem Einsatz Produkte zu optimieren, Kosten zu senken und damit die Anwendung und Konkurrenzfähigkeit der CIGS-Technologie auf dem Weltmarkt zu erweitern, zu fördern und bekannt zu machen. Wesentliche Werkzeuge dazu sind ein internationaler Workshop für Industrie und Forschung sowie die Fortschreibung des White Paper for CIGS Thin-Film Solar Cell Technology.
Das Projekt "Perspektiven für eine sichere, preiswerte und umweltverträgliche Energieversorgung in Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung, DIW Berlin (Institut für Konjunkturforschung) durchgeführt. Im Rahmen des Energiedialog Bayern (November 2014 - Februar 2015) hat das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (ST-MWI) eine Reihe von Fachleuten aus dem Bereich Energiewirtschaft und -politik um einen Beitrag zum Dialog gebeten. Frau Prof. Claudia Kemfert, Herr Prof. Christian von Hirschhausen sowie andere Experten wurden insbesondere zur Mitarbeit in der Arbeitsgruppe 4 (Versorgungssicherheit), aber auch zur Beteiligung zu den Panelsitzungen eingeladen. Der vorliegende Forschungsbericht fasst die Ergebnisse zusammen, die für den Energiedialog erstellt wurden und ergänzt diese durch Forschungsarbeiten am DIW Berlin bzw. der TU Berlin. Die Anforderungen an wissenschaftliche Politikberatung haben sich im vergangenen Jahrzehnt aufgrund des Fortschritts der IT-Technologie, gesellschaftlicher Forderungen nach Transparenz sowie öffentlichkeitswirksamer Diskussionen zu wissenschaftlichem Fehlverhalten verändert. Sowohl die Transparenz- und Ethikgrundsätze einschlägiger Wissenschaftsorganisationen (z.B. Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Verein für Socialpolitik) als auch gesellschaftliche Wertevorstellung fordern eine gesteigerte Transparenz und Nachvollziehbarkeit wissenschaftlicher Ergebnisse. Dieses beinhaltet die Veröffentlichung von Annahmen, Modellen und Berechnungen sowie Ergebnissen sowie den Nachweis kommerzieller und politischer Unabhängigkeit bzw. die Erwähnung potenzieller Befangenheiten. Der vorliegende Forschungsbericht erfüllt diese Anforderungen; die Codes der verwendeten Modelle sowie verwendete Daten und Ergebnisse werden auf Anfrage gerne zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Gemeinschaftsökologie und Koexistenz der Flussfische Sulawesis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. Flussfischgemeinschaften entstehen unter den hoch dynamischen, heterogenen Lebensbedingungen natürlicher Wasserläufe. Die Artenzusammensetzung und -vielfalt solcher Gemeinschaften variiert typischerweise auf verschiedenen Skalen, entlang Höhengradienten oder zwischen Mikrohabitaten, und wird überdies durch die geographische Geschichte des Lebensraumes beeinflusst. Die Community-Assembly Theorie bietet integrative Ansätze zur Erklärung grundlegender Prozesse, die zur Koexistenz von Arten führen; der derzeitige Wissensstand über die-Mechanismen, die der Koexistenz von Arten in komplexen tropischen Fischfaunen zugrunde liegen, ist allerdings sehr lückenhaft. Die Flussfischfauna der indonesischen Insel Sulawesi ist ein sehr geeignetes Modell, um aktuelle Hypothesen zur Koexistenz in solchen Artengemeinschaften zu untersuchen. Die Geschichte der Fauna Sulawesis ist durch die räumliche Isolation von benachbarten Faunen geprägt, und die Topographie der Insel weist zahlreiche kleinere Flusssysteme mit artenreichen Flussfischgemeinschaften auf. Diese umfassen sowohl obligate Süßwasserfische, als auch Arten mit marinen Stadien, bis hin zu Arten, die zwischen Süßwasser und Meer wandern. Aktuelle Fortschritte in der Paläo-Geographie der Insel deuten an, dass Sulawesi aus alten Paläo-Inseln und jüngeren Expansionsgebieten besteht. Das hier beantragte Projekt nutzt die vorhandenen natürlichen Replikate der küstennahen Flussfischgemeinschaften auf den vormals getrennten Inselteilen. Übergeordnetes Ziel ist es, zentrale Prozesse zu verstehen, die der Koexistenz in komplexen Flussfischgemeinschaften zugrunde liegen. Zwei zentrale Hypothesen sollen dazu beitragen, diese Prozesse zu analysieren: (i) Die Entwicklung von Flussfischgemeinschaften wird maßgeblich durch Umweltfilter und räumliche Isolation geprägt; (ii) Funktionelle Eigenschaften ermöglichen die lokale Koexistenz von Arten, und variieren entlang von Umweltgradienten. Um diese Hypothesen zu testen, werden Fische und Daten zu deren Habitatnutzung an einer Gesamtzahl von 63 Flussstrecken gesammelt. Die Beprobung wird dabei signifikante Höhengradienten und eine Vielzahl von Habitaten auf den größten Paläo-Inseln, sowie den daran anschließenden Expansionsbereichen abdecken. Die Habitatnutzung wird dabei durch Punkt-Abundanz-Befischung quantifiziert, ergänzt durch komplementäre Untersuchungen der funktionellen Eigenschaften, der trophischen Nischen, sowie der phylogenetischen Diversität. Zusammengenommen werden die so erhobenen Daten detaillierte Rückschlüsse auf die entscheidenden Prozesse erlauben, die komplexe Fischgemeinschaften formen, am Beispiel einer größeren tropischen Insel.
Das Projekt "Zell-Zell-Interaktion im Reproduktionsgeschehen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Zentrum für Dermatologie und Andrologie durchgeführt. Die Kenntnis von Zell-Zell-Interaktion bei der Fortpflanzung und das Wissen über grundlegende Mechanismen der Zellfunktionen sind die Voraussetzung für Prävention, Diagnostik und Therapie der Infertilität. Einer relativ großen Gruppe von Patienten mit Störungen der Fortpflanzung (bei etwa 10-15 Prozent aller Paare im fortpflanzungsfähigen Alter besteht ungewollte Kinderlosigkeit) im Bereich der Humanmedizin und den Anforderungen der Veterinärmedizin (z.B. Spitzenleistungen der Fleisch- und Milchproduktion auf Kosten der Fertilität, Artenschutz) stehen nur wenige in diesem Bereich geschulte Spezialisten gegenüber. Es ist daher ein Ziel des Graduiertenkollegs, Naturwissenschaftler, Human- und Veterinärmediziner auf diesem Gebiet auszubilden; gleichzeitig sollen aktuelle Fragen der reproduktionsbiologischen Forschung bearbeitet und der wissenschaftlichen Fortschritt auf diesem Gebiet vorangetrieben werden. Das Graduiertenkolleg bildet die Grundlage für eine spätere Spezialisierung der Kollegiaten auf dem Gebiet der Reproduktionsmedizin oder Reproduktionsbiologie. Neben den Erfahrungen, die im endokrinologischen, andrologischen, gynäkologischen und urologischen Bereich gewonnen werden können, wird durch die Einbeziehung der Fächer Biologie, Physiologie, Physiologische Chemie, Molekularbiologie und Veterinärmedizin ein vertieftes Verständnis der naturwissenschaftlichen Grundlagen in diesem Bereich erzielt.
Das Projekt "PrintPero: Gedruckte Perowskit-Solarmodule für gebäudeintegrierte Photovoltaik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SUNOVATION Produktion GmbH durchgeführt. Ziel dieses Griechisch-Deutschen Kooperationsprojektes ist es, die technologische Machbarkeit von digital gedruckten, hocheffizienten und stabilen Perowskit-Solarmodulen für die Gebäudeintegration zu demonstrieren. Im Rahmen des Projektes werden funktionsfähige Prototypen entwickelt, die den vielschichtigen architektonischen Anforderungen erfüllen, wie die Transluzenz, einheitliches Oberflächenerscheinungsbild, Farbe und maßgeschneiderte Form. Zur Herstellung der Prototypen würden ausschließlich kostengünstige und industriel skalierbare Fertigungsverfahren basierend auf lösungsbasierte Druckprozessen bei niedrigen Temperaturen eingesetzt. Eine Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Fortschritten werden im Rahmen des Projektes erzielt. Auf der Ebene neuer Materialien umfasst dies die Entwicklung bleifreier Perowskit-Absorberschichten für die Photovoltaik, kompatible Ladungstransportschichten für einen vollständig druckbare Bauelementarchitektur und die Formulierung geeigneter Tinten für den Inkjet-Druck von Perowskit-Solarzellen. Auf der Ebene der Bauelemente, wird dieses Projekt zum besseren Verständnis der operative Mechanismen beitragen und eine vollständig druckbare sowie hocheffiziente Perowskit-Solarzellen- Architektur entwickeln. Auf der Ebene der Solarmodule wird das Projekt skalierbare Modul- Verschaltungskonzepte und die Verkapselungen entwickeln, die die Technologie vor Degradation durch die durch Betriebstemperatur, Feuchtigkeit und ultraviolettes (UV-) Licht schützen. Schlussendlich, würden explizit die besonderen architektonischen Anforderungen in unseren Prototypen demonstriert, z.B. die Transluzenz, ein vollständig einheitliches Oberflächenerscheinungsbild, klare Färbung oder Farbbilder und maßgeschneiderte Form. Die im Rahmen des Projektes entwickelte Plattformtechnologie wird von den Industriepartnern BRITE und Sunovation GmbH direkt eingesetzt um innovative, maßgeschneiderte Produkte für den BIPV-Markt zu entwickeln. Der oben beschrieben'.
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