Der Klimawandel führt in deutschen Städten zu einem hohen Anpassungsdruck. Ein besonders vielversprechender Ansatz, um resilienter gegenüber Wetterextremen wie Hitze, Dürre und Starkregen zu sein, sind Naturbasierte Lösungen (NbS). Das neue Forschungsvorhaben Blue Green City Coaching (BGCC) - Implementierung blaugrüner Infrastrukturen zur Klimaanpassung kleinerer deutscher Großstädte: Aufbau eines wissenschaftsbasierten und anwendungsorientierten Coachings für Entscheidungsträger*innen in Stadt- und Regionalplanung, erarbeitet vor diesem Hintergrund bis Ende 2027 Analyse-Instrumente, die Potenziale und Grenzen von NbS für die Stärkung der urbanen Klimaresilienz offenlegen. Im Rahmen des Projektes durchlaufen ca. 10 deutsche mit 100.000 bis 300.000 Einwohnern ein individuelles Coaching. Das Coaching stellt Praxisnähe her, schafft institutionalisierte Partizipation der Entscheidungsträger*innen in der Stadt und testet zugleich verschiedene Bewertungsmethoden für NbS. Konkret soll das BGCC Entscheidungsträger*innen befähigen, wissenschaftlich koordiniert anwendbare Implementierungsstrategien für blaugrüne Infrastrukturen (BGI) zu erstellen. Dabei werden Potentiale und Grenzen identifiziert und diese möglichst im interkommunalen Austausch und mit Hilfe der sozialwissenschaftlichen, juristischen und siedlungswasserwirtschaftlichen Expertise des Projektteams überwunden. Methodisch werden vorhandene Bewertungssysteme für die Effekte und Potentiale wasserbezogener NbS in einer Coaching-Toolbox gebündelt, um Stadtakteuren Argumente und praxisnahe Hilfestellungen für NbS-Potentiale an die Hand zu geben. Bei diesen in der Coaching-Toolbox enthaltenen Potentialen geht es neben finanziellen Anreizen beispielsweise um Monitoring von Biodiversität und Stadtklima mit vielfältigen Effekten auf die Stadtgesundheit – dazu zählen unter anderem die Verringerung der Anzahl von Hitzetoten, eine erhöhte Lebenserwartung und verringerte Gesundheitskosten. Abschließend analysieren sozialwissenschaftliche Expert*innen des Projektteams systematisch die Umsetzungspotenziale und -hemmnisse und bündeln die Ergebnisse. Als Kernprodukt von BGCC entsteht das “BG-Coaching-Handbook”, welches die Toolbox-Inhalte als Handlungsanleitung für die Infrastrukturplanung auch für andere Kommunen replizierbar macht.
Introduction: By 2020, the community Wuestenrot wants to cover its energy needs through the utilization of renewable energy sources, such as biomass, solar energy, wind power and geothermal energy, within the town area of 3000 hectares. In order to elaborate a practicable scheme for realizing this idea in a 'real' community and to develop a roadmap for implementation, the project 'EnVisaGe' under the leadership of the Stuttgart University of Applied Sciences (HFT Stuttgart) was initiated. Accompanying particular demonstration projects are a) the implementation of a plus-energy district with 16 houses connected to a low exergy grid for heating and cooling, b) a biomass district heating grid with integrated solar thermal plants. Project goal: The aim of the project is to develop a durable roadmap for the energy self-sufficient and energy-plus community of Wüstenrot. The roadmap shall be incorporated in an energy usage plan for the community, that shall be implemented by 2020 and brings Wüstenrot in an energy-plus status on the ecobalance sheet. A main feature within the EnVisaGe project is the implementation of a 14,703-m2 energy-plus model district called 'Vordere Viehweide'. It consists of 16 residential houses, supplied by a cold local heating network connected to a large geothermal ('agrothermal') collector. Here PV systems for generating electricity are combined with decentralised heat pumps and thermal storage systems for providing domestic hot water as well as with batteries for storing electricity. Another demonstration project is a district heating grid fed by biomass and solar thermal energy in the neighbourhood 'Weihenbronn'. It's based on a formerly oil-fired grid for the town hall and was extended to an adjacent residential area.
In order to understand the interlinked problems in the Nexus (Latin = connection, linkage, interrelation) of water, energy and food security, close cooperation between scientists and practitioners from different fields is necessary. The present and future challenge of a reliable supply with water, energy and food is an example, where isolated considerations do not lead to viable solutions. Sustainable action and meaningful research in these highly interconnected fields require a holistic and comprehensive perspective and a new approach. In this sense, a collaborative research structure with a holistic view on the Nexus of Water, Energy and Food security was established in 2013 at the Cologne University of Applied Sciences. The project bundles some of the research efforts of 11 professors from different faculties and institutes. The researchers jointly work on initiating new cooperation projects with partners from industry, academia and civil society. Together they aim at exploring new technologies and applying new approaches to solve major issues of efficiency and sustainability in resource use.
Der Umgang mit Nichtlinearitäten und die Frage des Upscaling stellen eine der größten Herausforderungen für technische und umweltrelevante Anwendungen im Gebiet der Strömungs- und Transportphänomene in porösen Medien dar. Eine Vielzahl hierarchischer (räumlicher und zeitlicher) Skalen können in porösen Medien identifiziert werden, die im Allgemeinen mit deren Heterogenitätsstrukturen zusammenhängen. Strömungs- und Transportphänomene können von gekoppelten Mechanismen verursacht oder beeinflusst werden, die von einem nichtlinearen Zusammenspiel von physikalischen, (geo-)chemischen und/oder biologischen Prozessen herrühren. Um Probleme auf diesem Feld sinnvoll angehen zu können, ist eine interdisziplinäre Umgebung unerlässlich. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeichnen sich in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten aus: angewandte Mathematik, Umwelt- und Bauingenieurwesen, Geowissenschaften und Erdölingenieurwissenschaften. Die gemeinsamen niederländisch-deutschen Forschungsprojekte werden an der TU Delft, der TU Eindhoven, der Universität Utrecht und der Universität Stuttgart durchgeführt. Grundlagenforschung, so wie etwa die Anwendung stochastischer Modelle und die Entwicklung effizienter numerischer Methoden, soll mit angewandter Forschung auf Feldern wie der Optimierung von Brennstoffzellen, Sequestrierung von CO2 oder der Vorhersage von Hangrutschungen verbunden werden. Als mögliche weiterführende Themen werden auch Anwendungen in der Papierherstellung oder der Biomechanik angestrebt. Ein zentraler Aspekt des Internationalen Graduiertenkollegs ist ein Lehrprogramm, das die Unterstützung von Lehre und Forschung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zum Ziel hat. Dies soll erreicht werden, indem anspruchsvolle Kurse angeboten werden, die typischerweise die Fragestellungen der jungen Wissenschaftler abdecken. Außerdem soll alle vier Wochen via Videokonferenz ein Graduiertenseminar zur Diskussion von Forschungsergebnissen stattfinden. Es soll weiterhin ein Austauschprogramm geben, das Doktorandinnen und Doktoranden erlaubt, sechs bis neun Monate im Partnerland zu verbringen. Das somit entstehende internationale und interdisziplinäre Umfeld wird es Doktorandinnen und Doktoranden ermöglichen, effizient Spitzenforschung auf dem Feld der Nichtlinearitäten und des Upscaling im Untergrund durchzuführen.
Die Prognose der Schadstoffverdriftung infolge von Baggergutverbringung wird für die Genehmigung zukünftiger Umlagerungsmaßnahmen immer wichtiger, auch unter Berücksichtigung der Umsetzung der WRRL- und MSRL-Ziele. Deswegen muss die BAW die vorhandenen Prognosewerkzeuge (HN-Modellsysteme) für die neuen Anforderungen zukünftiger Begutachtungen erweitern. Aufgabenstellung und Ziel Nach dem erfolgten Ausbau der Fahrrinne der Unter- und Außenelbe (2019- 2022) wird seitens der Revierverantwortlichen (HPA und WSV) die bisherige Umlagerungspraxis im Rahmen des Sedimentmanagements angepasst. In der Tideelbe wird der Großteil des anfallenden Baggerguts aus dem Hamburger Bereich lokal im Westen Hamburgs umgelagert. Dieses Umlagerungskonzept führt zur Kreislaufbaggerei, Trübungserhöhung und zu erhöhten Unterhaltungskosten der Fahrrinne (Weilbeer et al. 2021) und wird seitens der Einvernehmensbehörden und Erlaubnisbeteiligten sowie der Öffentlichkeit zunehmend kritisch hinterfragt. Aufgrund der teilweisen Belastung der fluvialen Feinsedimente mit Schadstoffen stellen alternative Verbringstellen stromab derzeit schwer einschätzbare Auswirkungen auf Flora und Fauna dar (siehe u. a. Heise et al. 2007). Um ökologische Risiken für die angrenzenden Schutzgebiete im Ästuar und im Nationalpark Wattenmeer auszuschließen, wird auch die WSV in zunehmendem Maße gefordert, im Sinne einer Auswirkungsprognose für alternative Verbringstellen stromab Richtung Nordsee den Verbleib der Schadstoffe in einem höheren Detaillierungsgrad nachzuweisen. Zuverlässige Prognosewerkzeuge (u. a. numerische Modelle) sind für das langfristig nachhaltige Management von Ästuaren und Küstengewässern sowie für die Vorhersage der Auswirkungen des Klimawandels, z. B. durch eine mögliche verstärkte Resuspension belasteter Sedimente als Folge der Änderungen der Oberwasserzuflüsse, unerlässlich (Fitzsimons et al. 2011). Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Transportverhalten von partikulär gebundenen Schadstoffen durch Modellierungsansätze und Charakterisierung wesentlicher Prozesse zweckmäßig zu reproduzieren. Hinsichtlich der Schwebstoff- und Schadstoffdynamik werden elberelevante Schadstoffe (z. B. PCB, DDx, HCB, Hg, Cd, Cu, Zn) anhand von Messdaten und Laborexperimenten untersucht. Schlüsselprozesse, die die Adsorption und Desorption dieser Schadstoffe an Schwebstoffen im Ästuar steuern, sollen charakterisiert und in ein hydrodynamisches 3D-Modell integriert werden. Mithilfe dieser validierten Modellentwicklungen sollen Konzepte erarbeitet werden, um die Schadstoffproblematik im Sediment zu entschärfen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Für die Auswirkungsprognose und Genehmigungsplanung zukünftiger Sedimentmanagementmaßnahmen werden Grundlagen hinsichtlich der Schadstoffausbreitung entsprechend dem Stand der Wissenschaft bereitgestellt. Angesichts der WRRL- und MSRL-Ziele (z. B. im Hinblick auf das Verschlechterungsverbot) können hierdurch quantitative Abschätzungen über die Verdriftung und Akkumulation von elberelevanten organischen und anorganischen Schadstoffen ermittelt werden. Auf Grundlage der Modellergebnisse können Konzepte zum Ästuarmanagement entwickelt werden, die die Unterhaltungsstrategien in der Tideelbe optimieren. Die Entwicklungen erfolgen im Austausch mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW), welche Laborversuche und messungsbasierte Untersuchungen oder Simulationen zu elberelevanten Schadstoffen durchführen.
Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf den Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Das Fraunhofer IMWS konzentriert sich dabei insbesondere auf eine detaillierte Evaluierung der Aussagekraft von verschiedenen Laborindikatoren für den Abrieb unter Nutzung von Inline-Daten für LKW-Versuchsreifen aus Feldversuchen als Referenz sowie die Schaffung der experimentellen Basis und die materialwissenschaftliche Begleitung der Entwicklung und Evaluierung einer neuen Methode zur Bewertung der Abriebeigenschaften von LKW-Reifen basierend auf einer KI-basierten Auswertung von IR-Bildern nach definierter Belastung. Weiterhin wird die Entwicklung der Kautschukbaugruppe des Inline-Abriebsensors für LKW unterstützt und eine materialwissenschaftliche Bewertung der Ergebnisse aller im Projekt entwickelten KI-Lösungen, Klassifikationen und Vorhersagetools realisiert. Ziel ist es dabei material-, profil- und umgebungsbedingte Einflüsse auf den Reifenabrieb besser zu verstehen und so zu einer Reduzierung verkehrsbedingter Mikroplastikemissionen beizutragen.
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