The impacts of climate change pose one of the main challenges for agriculture in Central Europe. In particular, an increase of extreme and compound extreme climate events is expected to strongly impact economic revenues and the provision of ecosystem services by agroecosystems. A highly relevant, still open question is how grassland farming systems can cope best with these climate risks to adapt to climate change. A prominently discussed economic instrument to relieve income risks is the formal insurance, but natural and social insurances are newly under discussion as well. Natural insurances include specific grassland management practises such as maintaining species-rich grasslands. Social insurances, in our terminology, comprise all forms of societal support for farmers’ climate risk management. This includes in particular arrangements of community-supported agriculture that reduce income risks for farmers, or payments for ecosystem services if their design takes risk into account. Formal, natural and social insurances may be substitutes or complements, and affect farmer behaviour in different ways. Thus, policy support for any of the three forms of insurance will have effects on the others, which need to be understood. InsuranceGrass takes an innovative interdisciplinary view and assesses formal, natural and social insurances: on how to cope best with impacts of climate extremes on grasslands, integrating social and natural sciences perspectives and feedbacks between them. Based on this holistic analysis, InsuranceGrass will provide recommendations for policy and insurance design to ensure effective risk-coping of farmers and to enhance sustainable grassland farming, considering economic, environmental and social aspects. Impacts of extreme and compound extreme events on the provision of ecosystem services (e.g. magnitude and quality of yield, climate regulation via carbon sequestration, plant diversity) by permanent grasslands in Germany and Switzerland are quantified based on long-term observations and field experiments. Cutting-edge model-based approaches will be based on behavioural theories and empirically calibrated. With the help of social-ecological modelling, InsuranceGrass explicitly incorporates feedbacks between farmers’ and households’ decision, grassland management options, and ecosystem service provision in a dynamic manner. The contributions of different insurance types are developed, discussed and evaluated jointly with different groups of stakeholders (i.e., farmers, insurance companies, public administration). A scientifically sound and holistic assessment of the role of formal, natural, and social insurances for the sustainability of grassland farming under extreme events requires both disciplinary excellence and seamless interdisciplinary collaboration. InsuranceGrass brings together four groups from Zürich and Leipzig, with unique disciplinary expertise and a track record of successful collaboration.
Zielsetzung:
Die Schuhindustrie steht vor der Herausforderung, ihre linearen Produktions- und Konsummuster hin zu zirkulären Geschäftsmodellen zu transformieren. Jährlich gelangen etwa 360 Millionen Paar Schuhe auf den deutschen Markt. Ein Großteil dieser Produkte wird nach dem Gebrauch nicht zurückgeführt, was zu einer massiven Ressourcenverschwendung führt, da riesige Mengen als "Abfall" auf Mülldeponien enden oder thermisch verwertet (=verbrannt) werden. Diese Praxis trägt zur globalen Ressourcenverknappung und zum Klimawandel bei. Zudem ist die Branche durch komplexe Materialzusammensetzungen und teilweise hohe Kunststoffanteile besonders problembehaftet. Die vorhandenen Rückführung-, Wiederverwertungs- und Recyclingansätze sind unzureichend, was die dringende Notwendigkeit eines umfassenden Konzeptes zur Kreislaufwirtschaft verdeutlicht.
Problemstellung der Schuhbranche:
1. Recyclingfreundliche Produktgestaltung (Ökodesign): Der Massenmarkt wird bisher von wenig ressourcenschonenden und kurzlebigen Produkte dominiert.
2. Komplexität der Materialien: Die vielfältigen Materialkombinationen erschweren Recyclingprozesse erheblich.
3. Rücknahme- und Wiederverwertungsstrategien: Es existieren kaum etablierte Systeme zur Rückführung gebrauchter Schuhe.
4. Politische Vorgaben: Die Branche muss sich an die neuen gesetzlichen Anforderungen anpassen.
Unsere Zielsetzung:
Das Projekt zielt darauf ab, eine umfassende Konzeptentwicklung für die Schuhindustrie zu initiieren, die umsetzungsfähige und praxisrelevante kreislauffähige Beispiele für ein System zur Produktion, Rücknahme, Wiederverwertung und/oder fachgerechten Entsorgung von Schuhen bereitstellt.
Die Kernziele umfassen:
- Förderung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft durch Impulse zur Veränderung
- Umweltrelevante Problemlösungen
- Stärkung von ökonomischen, zirkulären Geschäftsmodellen
Im Projekt werden die Herausforderungen der Branche umfassend adressiert: von der Produktgestaltung und -design über Rücknahme- und Recyclinglösungen bis hin zur Ressourceneffizienz. Eine enge Zusammenarbeit von Forschung, Industrie und Handel soll sicherstellen, dass die Umsetzung praxisnah und realistisch erfolgt. Im Rahmen eines Berichts mit Handlungsempfehlungen werden klare Schritte zur Implementierung echter kreislaufwirtschaftlicher Systeme erarbeitet. So wird die Schuhbranche befähigt, ökologische, soziale und wirtschaftliche Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen und langfristige Wertschöpfung zu erzielen.
Das Teilvorhaben befasst sich mit der Konzipierung eines recyclingfähigen und reparierbaren Solarmoduldesigns. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung von alternativen Einkapselungsmaterialien, Rückseitenfolien und einem entfernbarem 'potting-Material' in der Anschlussdose sowie der Verringerung des Material- und Energieeinsatzes im Herstellungsprozess. Außerdem befasst sich das Teilvorhaben mit der Aufarbeitung, Dissemination und dem Transfer der gewonnen Projektergebnisse. Im Hinblick auf die Senkung des Material- und Energieeinsatzes werden am Markt gegenwärtige Solarmoduldesigns untersucht. Insbesondere erfolgt eine Materialeinsatzoptimierung (Verringerung des Aluminiums und Glasbedarfs) unter Berücksichtigung der Modulbefestigung, der Rahmenausbildung und der Glasauswahl. Außerdem werden alternative Materialien als Grundlage für die eingesetzten Modulkomponenten ausgewählt. Ein weiterer Schwerpunkt stellen die Herstellungsrouten im Hinblick auf Umweltauswirkungen dar. Es wird eine Bewertung der Modulkonzepte, Modulmaterialien und Recyclingverfahren mit einer umfassenden Lebenszyklusanalyse (LCA) in Ecoinvest vorgenommen. Ein weiteres Ziel ist es, die Reparierbarkeit von Solarmodulen zu ermöglichen und dadurch die Ausfallwahrscheinlichkeit im Schadensfall zu verringern. Dafür sollen die Zelltopologie und Modulkomponenten wie die Anschlussdose untersucht und Konzepte zur Entfernung des Potting-Materials entwickelt werden, die einen Austausch der Bypass-Diode ermöglichen. Zusätzlich stehen der Austausch der Stecker und der Anschlussdose im Fokus des Teilvorhabens. Schließlich werden Strategien und Konzepte zur gesellschaftlichen Einbindung und zur Erzeugung von Handlungsbereitschaft entwickelt. Weiterhin erfolgt eine Erstellung von Konzepten zur Förderung der Marktakzeptanz für eventuell auftretenden Mehrkosten durch Verbesserungen im Ökodesign.
Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Kautex fokussiert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schutzkonzepten für den Lastfall des thermischen Durchgehens. Neben der Weiterentwicklung lokaler Schutzmaßnahmen werden neuartige Konzepte zur schnellen Abführung heißer Gase erarbeitet. Darüber hinaus ist Kautex für die Auslegung und Fertigung von Demonstratoren verantwortlich und wird die Simulationsarbeiten im Projekt unterstützen.
Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Farasis fokussiert sich auf die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Darstellung aller am thermischen Durchgehen beteiligten und relevanten Ereignisse innerhalb des Batteriemoduls. Hieraus werden Ersatzquellterme, die als Eingangsbedingung weiterführender Simulationsmodelle dienen, abgeleitet. Darüber hinaus unterstützt Farasis unteranderem bei der Entwicklung und Auslegung geeigneter Schutzmaßnahmen.