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Modulares Antriebskonzept mit Brennstoffzelle für Anwendungen im Spezialtiefbau, Teilvorhaben: Analyse makroskopischer und mikroskopischer Energieflüsse eines brennstoffzellenbetriebenen Tiefbohrgerätes

Die Verbundpartner erarbeiten gemeinsam ein Konzept, um Baumaschinen für den Spezialtiefbau CO2-emissionsfrei betreiben zu können. Hierfür ist die Entwicklung eines Antriebssystems bestehend aus Wasserstoff-Brennstoffzelle, Peripherie-Komponenten ('balance of plant'), elektronischer Steuerung, Pufferbatterie und Tanksystem sowie die Einbindung in das elektronische und mechanische System des Großdrehbohrgeräts geplant. Als Basis dient ein elektro-hydraulisches Spezialtiefbaugerät der BAUER Maschinen GmbH, das aktuell entweder mit Strom aus dem Netz oder aus Akkus gespeist wird. Das Brennstoffzellensystem sowie die zusätzlich notwendigen Komponenten wie H2-Speicher und Kühlungseinheit werden möglichst universell einsetzbar als Plug-In-Modul konzipiert. Innerhalb des Projekts werden Betriebsstrategien von Brennstoffzelle und Pufferbatterie im Hinblick auf technische und wirtschaftliche Anforderungen untersucht. Darüber hinaus stehen Simulation und Entwicklung des Kühlkonzepts inklusive Auswahl passender Komponenten im Fokus. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist das gezielte Beeinflussen der Schallemissionen, die beim Betrieb von Baumaschinen eine Belastung für Geräteführer und Umwelt darstellen. Gestützt durch Aeroakustik-Simulationen und dem Ableiten von schallreduzierenden Maßnahmen ist es das Ziel, die Emissionen im Vergleich zu einem konventionellen, dieselbetriebenen Gerät erheblich zu senken. Ein weiterer Schwerpunkt wird die Wasserstoffbereitstellung und -Speicherung sowohl generell für eine Baustelle als auch konkret auf der Baumaschine sein. Nach dem Aufbau der Gesamt-Steuerung werden die Module zur Validierung des Gesamtkonzepts als Anbau-Aggregat auf einem BAUER Gerät installiert und im Praxiseinsatz erprobt.

Experimentelle Anwendung und Erweiterung von Werkzeugen zur prädiktiven Züchtung in Kartoffel, Teilvorhaben 3: Materialentwicklung, Feldversuchsdurchführung und Implementierung sensorgestützter Phänotypisierungsmethoden (NORIKA)

Kartoffelstärke kann sehr vielseitig eingesetzt werden und ist ein wichtiger Baustein der Nationalen Bioökonomie-Strategie Deutschlands. Im Vergleich zu überwiegend monogen vererbten Merkmalen wie manchen Krankheitsresistenzen sind quantitative Merkmale wie der Knollen- oder Stärkeertrag züchterisch schwieriger zu bearbeiten. Autotetraploidie, geringer Vermehrungskoeffizient und eine Vielzahl relevanter Selektionsmerkmale mindern den Zuchtfortschritt in quantitativen Merkmalen bei Kartoffeln zusätzlich. Verfahren der prädiktiven Züchtung wie genomische Selektion versprechen daher einen großen Nutzen in der Kartoffelzüchtung. In der vorausgegangenen Projektphase (PotatoTools) wurden genomische und statistische Werkzeuge zur prädiktiven Stärkekartoffelzüchtung aber auch erste Vorhersagemodelle entwickelt. Das Hauptziel des vorliegenden Vorhabens ist es nun, unter Nutzung der bereits entwickelten genomischen Ressourcen wesentliche Fragen zum Einsatz prädiktiver Verfahren in der Kartoffelzüchtung zu beantworten. Im Detail planen wir die (i) Erhöhung der Repräsentativität des Sets an strukturellen Genomvarianten durch Erweiterung des Resequenzierungspanels, (ii) Abschätzung der Genauigkeit der Leistungsvorhersage über Materialgruppen unterschiedlichen Verwandtschaftsgrads hinweg sowie der Genauigkeit der Vorhersage von Populationsmittel und Spaltungsvarianz, (iii) Evaluation der Vorhersagegenauigkeit von spektroskopisch erfassten Prädiktoren vgl. zu molekulargenetischen Prädiktoren und (iv) Optimierung von Kartoffelzüchtungsprogrammen hinsichtlich des genutzten Züchtungsschemas und der idealen Balance zwischen kurz- und langfristigem Selektionsgewinn. Mit dem in diesem Projekt gewonnen Wissen wird die prädiktive Züchtung für quantitativ vererbte Merkmale der Kartoffel weiter verbessert sowie für den routinemäßigen Einsatz vorbereitet werden.

Materialdatenraum zur Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit des Kupferlebenszyklus, Teilvorhaben: Quantifizierung von Material- und Produkteigenschaften entlang des Kupferlebenszyklus auf Basis semantischer Daten und Digitaler Zwillinge

Wechselwirkungen zwischen saisonale arktische Meereisprozessen und Stabilität der Halokline – auf dem Weg zum Verständnis arktischer Gas- und Stoffflüsse

In Folge des globalen Klimawandels hat sich die Meereisdecke in der Arktis dramatisch verändert. Im derzeitigen Zustand spielt die arktische Eisdecke eine wichtige Rolle; so schirmt sie das Oberflächenwasser, die sogenannte arktische Halokline (Salzgehaltsschichtung), von der Erwärmung durch die sommerliche Sonneneinstrahlung ab. Zudem wird die Halokline durch die Salze, welches beim Gefrierprozess des Meerwassers aus der Kristallstruktur austritt, gebildet und stabilisiert. Gleichzeitig wirkt die Halokline als Barriere zwischen der Eisdecke und dem darunter liegenden warmen atlantischen Wasser und trägt so zum Erhalt der arktischen Meereisdecke bei. Dieses Gleichgewicht ist nun durch die insgesamt wesentlich dünnere arktische Meereisdecke und ihre verringerte sommerliche Ausdehnung gestört. Im Meerwasser sind zudem Gase und biogeochemisch wichtige Spurenstoffen enthalten. Diese werden durch die Gefrierprozesse eingeschlossen, beeinflusst und wieder ausgestoßen. So beeinflusst die Meereisdecke die Gas- und Stoffflüsse zwischen Atmosphäre, Eis und oberer Wasserschicht. Durch die Eisbewegung findet außerdem ein Transport statt z.B. in der sogenannten Transpolarendrift von den sibirischen Schelfgebieten, über den Nordpol, südwärts bis ins europäische Nordmeer. Nun wird mit den weitreichenden Veränderungen des globalen und arktischen Klimawandels bereits von der „neuen Arktis“ gesprochen, da angenommen wird, dass sich die Arktis bereits in einem neuen Funktionsmodus befindet. Dabei ist jedoch weitgehend unbekannt wie dieses neue System funktioniert, sich weiterentwickelt und wie sich dies auf die Eisbildungsprozesse und damit die Stabilität der Halokline und die damit verbundenen Gas- und Stoffflüsse auswirkt. Für solche Untersuchungen werden über den Jahresverlauf Proben der oberen Wassersäule und der Eisdecke benötigt. Ermöglicht wird dies durch die wissenschaftliche Initiative MOSAiC. Mithilfe der stabilen Isotope des Wassers (?18O und ?D) aus dem Eis und der Wassersäule kann Rückschlüsse auf die Herkunftswässer und den Gefrierprozess gezogen werden und diese Ergebnisse sollen in direkten Zusammenhang mit Gas- und biogeochemischen Stoffuntersuchungen (aus Partnerprojekten) gesetzt werden. Dabei können z.B. Stürme, Schmelzprozesse, Schneebedeckung, Teichbildung und Alterungseffekte des Eises eine Rolle spielen. Untersucht wird parallel die Veränderung der Wassersäule welche z.B. durch Wärmetransport, wiederum die Eisdecke beeinflussen kann.Diese prozessorientierten Untersuchungen der saisonalen Eisbildungsprozesse in Eis und Wassersäule der zentralen Arktis, werden einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Stabilität der arktischen Halokline und der arktischen Gas- und Stoffflüsse liefern. Da sich die Gase und Stoffe nicht-konservativ verhalten, während die Isotope im Gefrierprozess konservativ sind, erwarten wir aus der Diskrepanz wiederum wichtige Informationen z. B. über wiederholtes Einfrieren von Süßwasserbeimengungen ableiten zu können.

Digitalisierte Wärmespeicher für die Energiewende

In dem Projekt DARING soll die Energieeffizienz von Wärmespeichern (z.B. Puffer- und Trinkwasserspeicher) im Bereich der Gebäudeenergieversorgung signifikant gesteigert werden. Dafür wird eine innovative Sensortechnologie (Sensorhaut) für die großflächige Erfassung des Temperaturprofils an den Speichern optimiert. Mit den generierten Daten lässt sich der exakte Beladungszustand bestimmen und die Energiezufuhr gezielter steuern. Durch eine bessere Steuerung von Wärmepumpensystemen kann eine Effizienzsteigerung um bis zu 10% erreicht werden. Für Solarthermie-Anlagen im Gebäudebereich sowie Fernwärme-Hausstationen werden äquivalente Werte prognostiziert. Bei der vorgelagerten Gebäudeversorgung über Wärmenetze besteht bei einer Integration in das übergeordnete Lastmanagement das Potenzial, vom kontinuierlichen in den Pulsbetrieb überzugehen, womit Trinkwasserspeicher gezielt beladen werden können. Die Technologie der Sensorhaut basiert auf druckbarer organischer Dünnschicht-Elektronik und erlaubt die zuverlässige Messung verschiedener Parameter (z.B. Temperatur) über große Flächen hinweg in Echtzeit. Durch den speziellen Herstellungsprozess (Flüssigprozessierung) sind die Sensorfolien in Form und Funktion nahezu beliebig konfigurierbar. Dabei entsteht nur ein minimaler Material- und Energieverbrauch, woraus sich im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik Kostenvorteile sowie eine bessere CO2 Bilanz ergeben. DARING ist als Verbundprojekt konzipiert, in dem Experten aus Forschung und Praxis zusammenarbeiten. Dadurch wird gewährleistet, so nah an den realen Gegebenheiten und Bedürfnissen zu entwickeln wie möglich. Neben dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden sind die Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung, die Firma Viessmann Climate Solutions SE sowie die Cupasol GmbH als direkte Projektpartner an der Umsetzung und Erprobung beteiligt. Darüber hinaus ist die Vonovia SE als Drittmittelgeber Teil des Konsortiums.

Modulares Antriebskonzept mit Brennstoffzelle für Anwendungen im Spezialtiefbau, Teilvorhaben: Entwicklung eines effizienten Kühlsystems für die Brennstoffzelle und akustische Optimierung des Gesamtsystems Drehbohrgerät

Die Verbundpartner erarbeiten gemeinsam ein Konzept, um Baumaschinen für den Spezialtiefbau CO2-emissionsfrei betreiben zu können. Hierfür ist die Entwicklung eines Antriebssystems bestehend aus Wasserstoff-Brennstoffzelle, Peripherie-Komponenten ('balance of plant'), elektronischer Steuerung, Pufferbatterie und Tanksystem sowie die Einbindung in das elektronische und mechanische System des Großdrehbohrgeräts geplant. Als Basis dient ein elektro-hydraulisches Spezialtiefbaugerät der BAUER Maschinen GmbH, das aktuell entweder mit Strom aus dem Netz oder aus Akkus gespeist wird. Das Brennstoffzellensystem sowie die zusätzlich notwendigen Komponenten wie H2-Speicher und Kühlungseinheit werden möglichst universell einsetzbar als Plug-In-Modul konzipiert. Innerhalb des Projekts werden Betriebsstrategien von Brennstoffzelle und Pufferbatterie im Hinblick auf technische und wirtschaftliche Anforderungen untersucht. Darüber hinaus stehen Simulation und Entwicklung des Kühlkonzepts inklusive Auswahl passender Komponenten im Fokus. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist das gezielte Beeinflussen der Schallemissionen, die beim Betrieb von Baumaschinen eine Belastung für Geräteführer und Umwelt darstellen. Gestützt durch Aeroakustik-Simulationen und dem Ableiten von schallreduzierenden Maßnahmen ist es das Ziel, die Emissionen im Vergleich zu einem konventionellen, dieselbetriebenen Gerät erheblich zu senken. Ein weiterer Schwerpunkt wird die Wasserstoffbereitstellung und -Speicherung sowohl generell für eine Baustelle als auch konkret auf der Baumaschine sein. Nach dem Aufbau der Gesamt-Steuerung werden die Module zur Validierung des Gesamtkonzepts als Anbau-Aggregat auf einem BAUER Gerät installiert und im Praxiseinsatz erprobt.

Datenbasierte holistische Energiebedarfsminimierung in der Elektronikproduktion durch Material-, Design- und Prozessoptimierung, Teilvorhaben: Aufbau eines Demonstrators im Bereich Weiße Ware Elektronik auf Basis experimenteller Flachbaugruppen aus nachhaltigen Materialsystemen

KOMMABIL - DV-Fachverfahren zur Erfassung, und Auswertung kommunaler Abfallbilanzen im Land Brandenburg

KOMMABIL ist ein DV-Fachverfahren zur Erfassung, Plausibilisierung, Zusammenfassung und Auswertung der Daten der kommunalen Abfallbilanzen der öffentlich- rechtlichen Entsorgungsträger (örE). KOMMABIL sichert für die genannten Module eine einheitliche Datenbasis ab. Die Erfassung erfolgt im web-basierten Formularserver oder es werden Daten direkt aus Managementsystemen der örE zur Verfügung gestellt. Plausibilisierung, Zusammenfassung und Auswertung der Daten erfolgt mittels Standardsoftware. So wird eine Eigenständigkeit, Fexibilisierung und Dynamik erreicht.

Amtlicher Anzeiger, Teil II des Hamburgischen Gesetz- und Verordnungsblattes

Nach hamburgischem Landesrecht werden Veröffentlichungen durch Abdruck im Hamburgischen Gesetz- und Verordnungsblatt vorgenommen. Rechtsverbindlich ist deshalb ausschließlich die gedruckte Ausgabe des Hamburgischen Gesetz- und Verordnungsblattes Teile I und II (Amtlicher Anzeiger). Eine Inhaltssuche kann nur über die Internetseite der <a href="http://www.luewu.de/anzeiger/">Firma Lütcke & Wulff</a> erfolgen.

Untersuchung des Einflusses vulkanischer Eruptionen auf stratosphärische Aerosole und den Strahlungsantrieb

Das Projekt VolARC ist eines von fünf Projekten des Antrags für die zweite Phase der DFG Forschungsgruppe VolImpact (FOR 2820), deren erste Phase im Frühjahr 2019 begann. VolARC befasst sich mit wichtigen und offenen Fragen vulkanischer Effekte auf stratosphärische Aerosole und deren Einfluss auf die Strahlungsbilanz des Erdsystems. Basierend auf den Arbeiten der laufenden Phase I sollen in Phase II folgende drei Themen bearbeitet werden:(1) Konsolidierung des Verständnisses der Entwicklung stratosphärischer Aerosolparameter nach Vulkanausbrüchen und Untersuchung der Gründe für die verbleibenden Unterschiede zwischen beobachteten und modellierten stratosphärischen Aerosolparametern (Aerosolextinktionsprofile, optische Tiefe und insbesondere die Teilchengrößenverteilung stratosphärischer Aerosols), sowie Behebung der Ursachen für die Unterschiede. Insbesondere die zeitliche Entwicklung der Aerosolgrößenverteilung soll besser verstanden werden. (2) Untersuchung des Einflusses von Modellauflösung und Transport auf die Entwicklung vulkanischer Aerosolwolken in der Stratosphäre. In Phase II wird ein “Seamless Simulation”-Ansatz verwendet, der mittels mehrerer Nests eine konsistente Modellierung aller relevanten Prozesse auf den entsprechenden Skalen ermöglicht, von der initialen Entwicklung der Vulkanwolke bis hin zu globalen und längerfristigen Skalen. (3) Untersuchung der Fähigkeit von Limb- und Okkultationsinstrumenten, vulkanische Sulfataerosole in der Stratosphäre nach stärkeren Vulkanausbrüchen zu erfassen. Bereits bei relativ moderaten optischen Tiefen wird die Sichtlinie in Limb-Geometrie optisch dicht und eine robuste Bestimmung der Aerosolextinktion problematisch. Außerdem wird untersucht, ob aktuelle Satelliteninstrument in der Lage sind, eine im Rahmen von Geoengineering Aktivitäten künstliche verstärkte stratosphärische Aerosolschicht zu erfassen und zu überwachen. Diese Themen werden durch die Synergy globaler Satellitenbeobachtung stratosphärischer Aerosolparameter im optischen Spektralbereich und globaler Modellsimulationen mit expliziter Aerosolmikrophysik untersucht. Wir werden u.a. unsere eigenen Algorithmen verwenden um aus Messungen vergangener, aktueller und zukünftiger Satelliteninstrumente (bsp. OMPS-LP, SAGE III and SCIAMACHY) Aerosolparameter abzuleiten. Die Modellsimulationen werden hauptsächlich mit ICON-ART durchgeführt, aber auch MAECHAM-HAM-Simulationen werden zum Vergleich mit Messdaten und ICON-ART-Simulationen zum Einsatz kommen. Das VolARC-Projekt ist sehr gut mit den anderen vier VolImpact-Projekten vernetzt, insbesondere durch die definierten übergreifenden Forschungsthemen an denen jeweils mehrere VolImpact-Projekte beteiligt sind. Diese Themen sind: (1) die Aerosolteilchengrößenverteilung, (2) vulkanische H2O-Injektionen in die mittlere Atmosphäre und (3) Strahlungsantrieb durch vulkanische Effekte. Darüber hinaus wird VolARC alle Aktivitäten zur Seamless-Simulation in VolImpact koordinieren.

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