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The Electron Drift Instrument for CLUSTER II (EDI)

Das Projekt "The Electron Drift Instrument for CLUSTER II (EDI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik durchgeführt. Ziel des Vorhabens EDI ist die genaue Messung des elektrischen Feldes im Rahmen der CLUSTER II Mission. Daneben wird auch der lokale Magnetfeldgradient sowie der Betrag des Magnetfeldes selbst gemessen. Das Messverfahren beruht auf der Bestimmung der Driftgeschwindigkeit von Testelektronen, die von speziell entwickelten Elektronenkanonen emittiert werden. Bei Anwesenheit einer Drift kehren die Elektronen nur fuer ganz bestimmte Emissionsrichtungen zum Satelliten zurueck. Aus Emissionsrichtung und Flugzeit lassen sich dann elektrisches Feld, Magnetfeld und Magnetfeldgradient bestimmen. Die Messung der Flugzeit geschieht mittels Kodierung des Strahls und Korrelation der ankommenden Elektronen. Fuer die Nachfuehrung der Strahlrichtung sind verschiedene Methoden vorgesehen. Eine Kontrolleinheit mit leistungsfaehigem Rechner steuert die Messung. Die Instrumentierung wird in Zusammenarbeit mit drei Gruppen in den USA entwickelt. Dem MPE obliegt die Verantwortung fuer die Elektronenkanone samt Elektronik, die Spannungsversorgung der Detektoroptik, die Korrelatoren, die Fertigung der Kontrolleinheit, die Kontrollsoftware, sowie fuer Integration, Test und Missionsbetrieb.

WIR!: Physics for Food - Environment

Das Projekt "WIR!: Physics for Food - Environment" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. durchgeführt. Die Ziele des Teilvorhabens sind eingebettet in die Ziele des Gesamtvorhabens, bei denen physikalische Methoden zur Prozess- und Abwassereinigung in Bezug auf Agrochemikalien und mikrobielle Belastungen untersucht werden und unter realen Bedingungen in den dafür im Rahmen des Vorhabens entwickelten Systemen getestet werden. Dabei werden zunächst, basierend auf den Vorarbeiten vom INP insbesondere verschiedene Plasmaverfahren (Plasmabehandlung im Wassersprühnebel, Plasmabehandlung direkt im Wasser) individuell und in Kombinationen mit weiteren Methoden (gepulsten elektrischen Feldern, Ultraschallbehandlung oder Bestrahlung mit UV-Licht) evaluiert. Die Grundlage dafür ist eine Anforderungsanalyse, die sich aus der Untersuchung verschiedener relevanter Wässer ergibt (u.a. Prozesswasser der Cosun Beet Company GmbH & Co. KG, Spritzmittelrückstände, Regenablaufwasser). Diese Ergebnisse werden auch den Projektpartnern zur Verfügung gestellt und mit ihnen besprochen. Entsprechend der ermittelten Ausgangs- und Zielparameter in Bezug auf den notwendigen Abbau von Verunreinigungen und von Wasserqualitätsparametern, werden die oben genannten Plasmaverfahren auf ihre Wirksamkeit getestet. Um deren Effizienz zu steigern, wird zudem eine Kombination mit gepulsten elektrischen Feldern, mit einer Ultraschallbehandlung oder zusätzlichen Bestrahlung mit UV-Licht verfolgt. Aus den verschiedenen Möglichkeiten werden letztendlich die geeignetsten, d.h. wirksamsten aber auch potentiell wirtschaftlichsten Methoden, für den Einsatz in dem von den Projektpartnern entwickelten Gesamtbehandlungssystem weiterentwickelt. Neben den anderen dabei zum Einsatz kommenden Verfahren, wird das INP während des gesamten Projektverlaufs auch die Arbeiten zur Wasserbehandlung mit diesem System durch Analysen begleiten.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deukum GmbH durchgeführt. Es soll untersucht werden, ob Mikroverunreinigungen im Trinkwasser mittels Elektrodialyse entfernt und aufkonzentriert werden können. Weiterhin soll die Adsorption von Mikroverunreinigungen auf den Membranen untersucht werden. Versuche sollen mit und ohne elektrischem Feld durchgeführt werden, um eine mögliche Adsorption der Mikroverunreinigungen zu untersuchen. Es soll weiterhin untersucht werden, inwiefern adsorbierte Bestandteile wieder von den Membranen entfernt werden können - Regeneration. Zuerst soll eine Methodik zur reproduzierbaren Versuchsdurchführung (Versuche mit verschiedenen Membranen) entwickelt werden. Anschließend erfolgt der Aufbau einer entsprechenden Versuchsanlage im Labormaßstab. Nach dem Aufbau der Versuchsanlage und der Beschaffung der verschiedenen Membranen (5 Membranpaarungen) sollen zunächst Versuche zur Elektrodialyse mit und ohne angelegtem elektrischen Feld durchgeführt werden. Nach Abschluss dieser Versuche soll untersucht werden, ob adsorbierte Komponenten mit oder ohne elektrischem Feld wieder von den Membranen gelöst werden können.

Role of geomagnetic field in atmospheric escape from Earth

Das Projekt "Role of geomagnetic field in atmospheric escape from Earth" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. The geomagnetic field prevents the Earth from having its atmosphere swept away by the solar wind. But due to the partial ionization of the upper atmosphere by the sun's short-wavelength radiation electrodynamic forces can move the charged particles upward, against gravity, along open field lines. Already in the early space age it was recognized that considerable amounts of ionospheric ions populate the magnetosphere. In this study we will investigate the acceleration mechanisms of the up-welling ions at source regions altitude. For the first time the role of the neutral particles in the thermosphere are also included in the considerations. For our studies we will make use of data from the satellites CHAMP (400km), GRACE (500km) and DMSP (830km). The space observations shall be augmented by suitable EISCAT radar measurements. As a result the total rates of the different out-flow regions, polar cap, cusp, and auroral region will be quantified and their dependence on geophysical conditions determined.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH durchgeführt. Sehr hohe Verbräuche an Wasser und Waschchemikalien und gefährliche Abwässer stellen ein immenses Problem für die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Wäschereien dar. In dem Verbundprojekt 'REWARD' untersuchen Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus Deutschland und Polen effektive, praxisnahe Strategien für die Verwertung von Abwässern aus gewerblichen Waschprozessen. Das Ziel des Verbundprojekts 'REWARD' ist es, innovative, effiziente Recyclingtechnologien für die Wäschereibranche zu entwickeln, um eine optimale Nutzung der Ressourcen Wasser und Waschmittelchemie sicherzustellen. Das Ziel ist es, mit der neuentwickelten Recyclingtechnologie nahezu das gesamte Abwasser aus gewerblichen Waschprozessen wiederzuverwenden. Die Qualität der Waschprozesse, u.a. Hygiene und Werterhalt der gewaschenen Textilien, sollen bei Einführung des neuen Recyclingkonzepts erhalten bleiben. Das nachhaltige Wasser- und Ressourcenmanagement soll zur Steigerung des Umweltschutzes und der Wirtschaftlichkeit in der Wäschereibranche führen. Um die obengenannten Herausforderungen in dem Forschungsprojekt zu meistern, wird eine innovative Recyclingtechnologie entwickelt, dessen Herzstück die Dipolinduktionstechnologie (Fa. AQON, www.aqon-gmbh.com) und eine maßgeschneiderte Membranfiltration (Fa. Atec, www.atec-nu.de) bilden. Die Dipolinduktionstechnologie arbeitet mit gepulsten elektrischen Feldern und verhilft zu besserer Abtrennbarkeit von Schmutz aus dem Abwasser. Weiterhin werden unter anderem die Membranen in der Filtrationsanlage speziell angepasst, um die bestmöglichen Recyclingquoten von Waschmittelinhaltsstoffen zu realisieren. Das Recyclingkonzept wird zunächst von Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH im Labormaßstab untersucht und anschließend direkt in der Praxis in der polnischen Wäscherei in Sierpc angewandt. Das Verbundprojekt 'Entwicklung eines nachhaltigen Recyclingverfahrens für Wasser und Waschmittelkomponenten für gewerbliche Wäschereien (REWARD)' wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MARTIN Membrane Systems AG durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. MMS wird in AP 1 Anforderungen an das Membranmaterial definieren und entsprechende Materialien aussuchen. In AP 2 untersucht MMS Methoden zur Kontaktierung der aufgetragenen DEP-Beschichtung und entwickelt entsprechende Werkzeuge. In AP 4 Fertigt die MMS Labormodule und führt entsprechende Labortests durch. In AP 5 arbeitet MMS an der Modellierung der Membranfiltration mit DEP mit. In AP 6 plant und baut MMS eine Pilotanlage und betreibt diese.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weser UmweltTechnik durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Das Projekt beginnt mit der Spezifizierung der Anforderungen an die DEP-Filtermembranmodule für den Bereich der Anwendung bei Oberflächengewässern. Nach der Entwicklung der Membranen erfolgt der Aufbau einer Laboranlage zur Untersuchung des Filtrationsverhaltens in Abhängigkeit der Betriebsparameter . Anschließend erfolgt die Umsetzung der optimalen Strukturen und Betriebsparameter durch den Aufbau und Betrieb einer Testanlage.

ARchitectured Ceramic for HIgh Voltage power Electronics

Das Projekt "ARchitectured Ceramic for HIgh Voltage power Electronics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten, Labor für Elektronikintegration durchgeführt. ARCHIVE zielt darauf ab, eine bahnbrechende Aufbau- und Verbindungstechnologie für 20-kV Leistungshalbleitermodule zu demonstrieren. Derartige Module werden den Aufbau von Umrichtern für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) erheblich vereinfachen, da zum Erreichen der Hochspannung weniger Module in Reihe geschaltet werden. Dadurch sinken die Investitions- und Betriebskosten für HGÜ-Anlagen, was für eine weitere Verbreitung und damit eine bessere Integration von erneuerbaren Energien in die Versorgungsnetze förderlich ist. Das Projekt befasst sich sowohl mit der elektrischen Isolierung als auch mit dem Wärmemanagement. Bei der gegenwärtig verwendeten Technologie werden beiden Aspekte durch dasselbe Element definiert: das Keramiksubstrat. Dies führt zu einem Kompromiss zwischen thermischer Leistung und Spannungsfestigkeit. Wir schätzen, dass dieser Kompromiss zwischen 10 und 20 kV inakzeptabel wird, da zur Aufrechterhaltung der Spannung dickere Keramiksubstrate erforderlich sind, was die Wärmeabfuhr behindert. Die in ARCHIVE untersuchten technischen Lösungen basieren auf einem neuartigen, 3-dimensional strukturiertem Keramiksubstrat. Auf der Oberseite werden durch eine geeignete Topografie die lokalen Spitzen des elektrischen Felds eingeschränkt. Auf der Rückseite ist ein Kühler integriert, der mit einem elektrisch isolierendem Kühlmedium betrieben wird. Dadurch wird die Isolation auf die Keramik und die Kühlflüssigkeit verteilt. Dieser Ansatz wird in einem 20-kV Leistungsmodul demonstriert, da entsprechende Halbleiterbauteile in einigen Forschungslabors bereits verfügbar sind. Das Konzept kann jedoch auf viel höhere Spannungen erweitert werden, da zwischen Wärmeabfuhr und elektrischer Isolierung kein Kompromiss mehr besteht.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NB Technologies GmbH durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit der Trinkwasseraufbereitung mittels Membran-Filtertechniken und Einsatz von Dielektrophorese (DEP). DEP zeigt vielversprechende Effekte zur Reduzierung von Fouling auf Membranoberflächen mit moderatem Energieeinsatz und geringen laufenden Kosten. Die Erzeugung eines elektrischen Feldes erfolgt durch eine aufeinander abgestimmte Anordnung von Elektroden zwischen den Membranschichten. Gegenstand des Vorhabens ist die Erzeugung der metallischen Elektroden auf den Membranen mittels Siebdrucktechniken als kostengünstige Technologie. Aufgrund der Anforderung an die Ortsauflösung sollen neuartige Siebe mit hoher Präzision und Verzugsfreiheit erstellt und zum Einsatz kommen. Die wesentlichen Schritte im Arbeitsplan sind: - Auswahl von Pasten, Auslegung der Parameter für Siebdrucksiebe - Erste Testdrucke auf Membrane für Filtereinheiten zur Erfassung der Ausgangssituation - Anpassung von Siebdruckträgern hinsichtlich der Kenngrößen; NBT plant metallfolienbasierte Träger zu verwenden; dazu werden verschiedene Designvariationen erstellt, Muster hergestellt und zu Testsieben verarbeitet; - Prüfung alternativer Druckträger, falls Konzept nicht zum Ziel führt; - In verschiedenen Iterationen werden die Testsiebe im Druck auf den Membranen überprüft; - Für die Demonstratorherstellung im Gesamtprojekt werden Muster der Membranen im Siebdruck mit Elektroden hergestellt.

Erschließung des geothermischen Feldes Nordlicht in Bottrop-Kirchhellen

Das Projekt "Erschließung des geothermischen Feldes Nordlicht in Bottrop-Kirchhellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Zentrum für Geothermie und Zukunftsenergien durchgeführt. Der Rat der Stadt Bottrop hat im Oktober 2005 die Offenlegung des Bebauungsplanes 48 Schultenkamp im Stadtteil Kirchhellen beschlossen. Auf einer Fläche von ca. 25 ha entstehen etwa 600 Wohneinheiten die in Form von Mehrfamilienhäusern, Doppel- und Reihenhäusern sowie freistehenden Einfamilienhäusern realisiert werden. Ebenso befinden sich Objekte zur Gebietsversorgung (Einkaufszentrum, Jugendbegegnungsstätte etc.) in Planung. Die Wohnbaugebiete sollen in mehreren Teilabschnitten, in zeitlicher Abfolge innerhalb der nächsten 10 Jahre, entwickelt werden. Mit dem Beschluss der Stadt Bottrop wird deutschlandweit erstmalig die geothermische Energieversorgung in der Bauleitplanung verankert. Im Rahmen einer Studie untersuchte das GeothermieZentrum die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der geothermischen Energieversorgung des Plangebietes. Dynamische Simulationen verknüpften die Aspekte der thermischen Bauphysik, der Versorgungs- und Gebäudetechnik, der Nahwärmenetze und der Geophysik unmittelbar miteinander. Um ein Energieversorgungs- konzept hinsichtlich der Projektentwicklung möglichst praktikabel zu gestalten, wurde ein 'mitwachsendes Wärmenetz für Baugruppen von je 5 Wohneinheiten gewählt. Zur Glättung der entstehenden Lastkurven wurde eine Kombination der geothermischen Anlagenteile mit Langzeit-Wärmespeichern und unterschiedlicher gebäudetech-nischer Ausrüstung (z.B. mit/ohne Lüftungsanlage, mit/ohne thermisch aktivierte Bauteile) simuliert. Die Baugruppen lassen sich in beliebiger Größe miteinander verknüpfen. Die geothermischen Entzugssimulationen wurden für zwei oberflächennahe Erdwärmesysteme (250 m und 400 m) und zwei tiefe Geothermieanlagen (1.000 m und 2.300 m) durchgeführt. Die Simulationsergebnisse lieferten wichtige Informationen zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen geothermischer Energiebereitstellung und gebäudeseitigem Energiebedarf sowie die darauf aufbauenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.

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