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Das Energiewende-Szenario 2020 - Ausstieg aus der Atomenergie, Einstieg in Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung

Änderungen der Zwischenwasserzirkulation im äquatorialen Westatlantik während der letzten 20,000 Jahre

Die Zirkulation des Antarktischen Zwischenwasser (AAIW) stellt eine entscheidende Rolle in der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung (AMOC, Atlantic meridional overturning circulation) dar und ist daher entscheidend für das Verständnis des globalen Ozean-Klima-Systems. Die Zufuhr des kalten und salzarmen AAIW in den Nordatlantik beeinflusst die Bildung des Nordatlantischen Tiefenwassers (NADW, North Atlantic Deep Water). Vermutet wird, dass Änderungen in der AAIW Zirkulation während abrupter Kältephasen der letzten 20,000 Jahren zu einer verminderter NADW Bildung beigetragen haben. Spekulativ bleibt aber, ob diese Phasen abgeschwächter AMOC auf eine Zu- oder Abnahme der AAIW Zirkulation zurückzuführen sind. Aufgrund fehlender hochauflösender Klimaarchive ist bislang nur wenig bekannt über einen möglichen AAIW-NADW Kopplungsprozess. Das Ziel der vorliegenden Studie ist daher eine detaillierte Rekonstruktion der AAIW Zirkulation und dessen Einfluss auf die AMOC während der letzten Abschmelzphase und des frühen Holozäns, vor allem während des Heinrich Stadials 1 und der Jüngeren Dryas. Der äquatoriale Westatlantik ist für diese Fragestellung eine höchst spannende Region, da dieser eine Schlüsselregion im globalen ozeanischen Strömungssystem darstellt. Demnach haben Zirkulationsschwankungen innerhalb dieses Gebietes weitreichende Folgen für die Variabilität auch entfernter Regionen in Nord-und Südatlantik sowie das Klima dort. Zwei grundsätzliche Fragen ergeben sich aus der Abfolge der Klimaereignisse der letzten 20,000 Jahre: (1) Welche Veränderungen finden in der Zwischenwasserzirkulation des äquatoriale Westatlantik während Phasen abgeschwächter AMOC statt, und inwieweit stehen diese Veränderungen im Zusammenhang mit einer Zu- oder Abnahme der AAIW Zirkulation. (2) Inwieweit besteht ein Zusammenhang zwischen Änderungen in der AAIW Zirkulation und Klimaänderungen in der Südhemisphäre? Um diese Fragen zu beantworten, werden entlang eines Transekts mehrere hochauflösende Sedimentkerne aus verschiedenen Wassertiefen (bis zu 2000 m) entlang des brasilianischen Kontinentalhanges untersucht. Die Rekonstruktionen basieren hauptsächlich auf isotopengeochemischen Messungen an Foraminiferen, welche durch Spurenelementanalysen ergänzt werden. Dadurch können Herkunft und Transportwege von Wassermassen im Ozean entschlüsselt und Veränderungen der Ozeanzirkulation im Zusammenhang mit Klimaschwankungen der Vergangenheit gebracht werden.

Weak snowpack layers: formation and detection

Snow avalanches are a major natural hazard in mountainous areas throughout the world. Avalanche forecasting, which aims at warning the public on the current and near future avalanche risk, relies on weather observations and forecasts as well as snow cover instability observations. Snow slab avalanches, which represent the vast majority of destructive avalanches,start with a failure in a buried weak snowpack layer. Such weak layers often form at or near the snow surface. Avalanche forecasters and researchers alike are therefore extremely interested in snow properties at the snow surface as well as within the snow cover. Traditional manual snowpack observations, which are still widely uised, are too time consuming and subjective to provide accurate measurements of the properties of the snow cover. Numerical models and modern measuring techniques, specifically the SnowMicroPenetrometer (SMP), have therefore been developed to improve avalanche forecasting. The SMP is a portable measuring device which records high resolution penetration resistance data of the snow stratigraphy. However, due to the difficult interpretation of the data, especially in relation to avalanche formation, thus far these modern technologies are not widely used to improve avalanche forecasting. This is in part because the physical processes leading to the formation of weak snowpack layers are not yet fully understood nor is the relation between SMP penetration resistance data and the physical properties of snow. The aim of the proposal is therefore to increase the knowledge on the formation of weak snowpack layers and to develop a signal processing method to automatically identify and characterize layers within SMP signals. This will be done by developing experimental procedures to study the physical processes governing the formation of near surface weak snowpack layers in the cold laboratory. Several experiments with different controlled boundary conditions will be performed, the changes of the physical properties of the snow will be tracked and the limiting conditions for layer reproduction will be identified. In parallel, systematic measurements on homogeneous as well as layered snow samples with the SMP will be performed in the cold laboratory. This will help relating SMP penetration resistance data to physical parameters of snow and lead to the development of a signal processing method to automatically identify and characterize layers within SMP signals. Additionally, field data will be collected to validate the automatic layer identification method.

Implementierung des EU-HFKW-Phase - down in Deutschland

Die Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 842/2006 ('F-Gas-VO') gibt seit dem Jahr 2015 mittels des 'Phase-down' eine schrittweise Reduzierung der in der EU verwendeten Mengen an teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) um 79 % bis zum Jahr 2030 vor. Betrachtungen, in welchem Umfang die gesetzlichen Vorgaben zu einer Durchsetzung von HFKW-Alternativen in den einzelnen betroffenen Sektoren in Deutschland geführt haben, gab es bislang nicht. Dieses Vorhaben beleuchtet den Stand der Umsetzung der F-Gas-VO in Deutschland und analysiert die aktuelle Verwendung von HFKW-Alternativen im Kälte-Klima-Sektor. Zudem zeigen Projektionen die Marktdurchdringung der Alternativen in den Sektoren Gewerbekälte, Industriekälte, Transportkälte sowie der stationären und mobilen Klimatisierung bis zum Jahr 2030, wobei Neu- und Bestandsanlagen betrachtet werden. Alle Daten werden mit Hilfe eines Modells berechnet, wobei detaillierte Annahmen zu den künftigen Verwendungsmengen von HFKW sowie deren Alternativen getroffen wurden. Die Gegenüberstellung der in Deutschland zur Verfügung stehenden HFKW-Verwendungsmengen (SOLL-Mengen) und der projizierten HFKW-Mengen (IST-Mengen) in der Kälte- und Klimatechnik zeigt 2018 über alle Sektoren ein deutliches Überschreiten der insgesamt zur Verfügung stehenden HFKW-Mengen, ausgedrückt in CO2-Äquivalenten. Zwar sinken entsprechend der getroffenen Annahmen die HFKW-Verwendungsmengen im IST-Szenario kontinuierlich, allerdings nicht in ausreichendem Maße, um in den Jahren der Reduktionsschritte das SOLL zu erfüllen. Dabei ist auch zu beachten, dass andere Anwendungen außerhalb der Kälte- und Klimatechnik, wie etwa der Einsatz von HFKW als Schaumtreibmittel, Aerosol, Lösemittel oder Feuerlöschmittel, noch nicht eingerechnet sind. Auch der HFKW-Bedarf für die Umrüstung von Bestandsanlagen ist im Modell nicht berücksichtigt. Daneben wird grundsätzlich angenommen, dass fortlaufend technische Innovationen stattfinden, die zur Verringerung der erforderlichen HFKW-Mengen führen. In den einzelnen Anwendungssektoren stellt sich das Bild sehr unterschiedlich dar: Für viele Sektoren wird eine kontinuierliche Überschreitung der zur Verfügung stehenden HFKW-Mengen projiziert. In der Industriekälte ist jedoch mit einem deutlichen Rückgang der Verwendungsmengen zu rechnen und auch andere Sektoren können nach anfänglichem Überschreiten der Mengen ihren HFKW-Bedarf durch den Einsatz von Niedrig-GWP-Kältemitteln deutlich reduzieren (Flüssigkeitskühlsätze und PKWs). Insgesamt können gemäß diesen Berechnungen die EU HFKW-Phase-down Schritte nur zeitverzögert erfüllt werden.

Physical Mechanisms of Soil Erosion: Modelling and Validation

Soil erosion is a world-wide problem with both economic and environmental effects. Consequences include loss of arable land and sediment-derived impacts on receiving water bodies. Even relatively small amounts of erosion can exceed the soil generation rate. Soil sediments are potential pollutants of receiving waters as they reduce light penetration and carry chemical pollutants such as pesticides and phosphorus. Soil erosion can be considered at local and basin scales. Rain is often the main initiator of erosion; other mechanisms include sheet erosion, rilling and gullying. These are all inherently hillslope-scale processes, the mechanisms of which involve connections between rainfall and raindrop impact, water flow, shear stress at the surface of the soil, sediment entrainment and deposition, etc. Management of soil erosion needs to be considered at the basin scale while attenuation measures are local. Physical understanding of erosion is based on local scale processes. At this scale overland flow-borne sediments and rilling (small channels that can be removed relatively easily) are the most important mechanisms. Rills have the potential to form channels under conditions of continued erosion. In addition, rills form in areas of flow concentration and thus rills are much more serious for erosion than interrill areas. The long-term goal of this fundamental research is to develop and validate process-based models of erosion-derived sediment transport at the scale of an element in a discretized catchment model, along with accompanying transport and transformations of nutrients and pollutants. This project seeks to fill one of the fundamental gaps in knowledge: mechanistic modelling of sediment transport at the local scale within a catchment. The project will further develop the mechanistic hillslope-scale Hairsine-Rose erosion model. This model includes both overland flow and sediment dynamics, and has been found to predict well erosion experimental data. However, it involves mechanistic assumptions that need to be clarified, and in addition it needs to be applied to circumstances that are more representative of reality, rather than constrained laboratory conditions. Potential mechanisms that could have significant effects on erosion modelling include the effect of infiltration/redistribution within the soil and the role of specific erosional mechanisms such as re-entrainment of previously eroded material verses transport by raindrop impact. Other factors to be investigated and modelled are multiple rainfall events and the effect of variable stone cover. Experiments and modelling will provide the basis of ascertaining the importance of such mechanisms.

FP6-INCO, Advanced decentralised energy generation systems in Western Balkans (ADEG )

Objective: The overall objective of the work is to formulate promising solutions for decentralised systems in the area of Western Balkans based on the utilisation of renewable energy sources and hybrid systems. Aiming to contribute to sustainable development differen t technological concept including biomass combustion and gasification, wind, solar and hydropower will be examined in parallel with the local capacity and particularities. Alteration of existing technologies in order to achieve increased efficiency and rel iability of stand-alone power supply in selected isolated regions will be investigated. The technical, operational, economic and environmental characteristics of renewable energy systems will be examined and hybrid systems will be formulated for the optimi sed grid performance with the optimum utilisation of local energy sources. Proposals for type of technology and units' size will be formed. The specific needs of the existing and the future regional energy demand side will be taken into account. For the ad vanced utilisation of renewable sources the alteration of existing technological solution with the production of Hydrogen will be investigated and the opportunities of the introduction of novel technologies such as Fuel cells in decentralised energy grids will be assessed. The work to be carried out will result into the formulation of Specifications for the optimisation of Grid penetration in Bosnia-Herzegovina, Croatia and the Federal Republic of Yugoslavia in conjunction with the determination of specific low cost power production schemes for decentralised areas in these 3 WE countries.'

Verarbeitungstechnische Konsequenzen des Einsatzes von Glycerin aus der Rapsmethylester-Produktion in Mischfutter

Bei der Rapsmethylester-Herstellung aus Rapsöl fällt als Nebenprodukt sowohl Rapskuchen als auch Glycerin an. In Fütterungsversuchen wurde bereits eine sinnvolle Verwertung von Glycerin nachgewiesen. Mit vorliegendem Vorhaben waren technologische Randbedingungen zur Verarbeitung glycerinhaltiger Mischungen zu lagerfähigen und abriebfesten Pellets zu erarbeiten. Die im Ergebnis experimenteller Untersuchungen im Technikumsmaßstab gewonnenen Erkenntnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Rohglycerin lässt sich ohne Maßnahmen zur Viskositätsänderung einsetzen. - Eine gleichmäßige Verteilung von Glycerin in Mischfutter ist ohne Mengenbegrenzung erreichbar. Feinanteile in der Mischung können bei Glycerinanteilen größer 8 Prozent zu Anhaftungen an Mischerwandungen führen. - Das Fließ- und Rieselverhalten ist unmittelbar nach dem Einmischen eingeschränkt. Es verbessert sich mit der von der Futterstruktur abhängigen Verweilzeit. Aufgrund mangelnder Penetration des Glycerins neigen Grobanteile zum Verkleben. Mischungen ab 5 Prozent Glycerin tendieren zu Zeitverfestigungen und sind zum Lagern in Silos nicht geeignet. - Die Verpressbarkeit glycerinreicher Mischungen wird durch die Art der Konditionierung beeinflusst. Bei Glycerinanteilen größer5 Prozent ist eine längere Zeit als bei der Kurzzeitkonditionierung üblich zum Einziehen des Glycerins zweckmäßig. - Der das Rieselverhalten begünstigende Zeitfaktor lässt sich als Kaltreife vorteilhaft in den Pelletierprozess integrieren. Die Pelletqualität wird durch verbessertes Eindringen des Glycerins in die Futterpartikel gegenüber Kurzzeitkonditionierung erhöht. - Infolge intensiver Scherung und hoher Temperatur ist mittels Druckkonditonierung ein höherer Glycerinanteil realisierbar als mit Verfahren ohne Druckkonditionierung. - Die Pelletabriebfestigkeit verbessert sich mit zunehmendem Glycerinanteil, dennoch kann der spezifische Energiebedarf gesenkt werden, wenn ein geeignetes L/D-Verhältnis der Matrize gewählt wird. Doppelpressen erscheint für fetthaltige Mischungen besonders geeignet. - Presstechnisch können Pellets mit 8 bis 10 Prozent Glycerin, pelletiertes Expandat mit 10 bis 12 Prozent hergestellt werden. Die Abriebwerte nach Pfost sind kleiner 2 Prozent , jedoch sind die Pelletoberflächen unregelmäßig und teils klebrig. Dadurch werden Transport- und Lagerverhalten beeinträchtigt. - Im Interesse stabiler Produktionsprozesse und erforderlicher Durchsätze sollten die Glycerinanteile in Pellets auf 6 bis 7 Prozent , in pelletiertem Expandat auf 8 bis 9 Prozent beschränkt bleiben. Diese Mengen dürften relativ problemlos in bestehenden Anlagen zu verarbeiten sein. Die Empfehlungen können sowohl auf Mischungen für Monogastrier als auch für Wiederkäuer angewendet werden. Hohe Melasseanteile können bei Rinderfutter allerdings limitierend wirken. - Wegen der hygroskopischen Eigenschaften des Glycerins ist in Verbindung mit hohen Glycerinanteilen ein trockenes Lagerklima (50-60 Prozent r.F.) zu fordern, um

Anpassung des Energiemarkts auf die erhöhte Nutzung erneuerbarer Energien

Das europäische Projekt entwickelt marktorientierte Maßnahmen zur effizienten Integration erneuerbarer Energien und der dezentralen Erzeugung in die europäische Energieversorgung. RESPOND untersucht die zunehmende Durchdringung des Elektrizitätssystems mit erneuerbaren Energien. Dabei wird das Elektrizitätssystem als ein 'komplexes Netzwerk' verstanden, in dem die Bereiche Erzeugung, Nachfrage, Handel und Netze dynamisch interagieren. Eine erhöhte Einspeisung aus erneuerbaren Energien und dezentraler Erzeugung kann nur dann ökonomisch effizient integriert werden, wenn die unterschiedlichen Marktteilnehmer marktorientierte Anpassungsmaßnahmen realisieren. Das Projekt analysiert die Auswirkungen des Ausbaus der erneuerbaren Energien und der erhöhten dezentralen Erzeugung auf die unterschiedlichen Segmente des Elektrizitätssystems. Zudem identifiziert es Hemmnisse für die Entwicklung ökonomisch effizienter Anpassungsmaßnahmen der Marktteilnehmer. Auf dieser Basis werden Empfehlungen für die erfolgreiche Einführung geeigneter Anpassungsmaßnahmen entwickelt. Als direkte Resultate werden erwartet: Identifikation von Regulierungen, die das Elektrizitätssystem hemmen, sich optimal an eine steigende Durchdringung mit erneuerbaren Energien und dezentraler Erzeugung anzupassen. Überblick über effiziente Anpassungsmaßnahmen für Marktteilnehmer sowie effektive Politikoptionen, um eine erhöhte Durchdringung mit erneuerbaren Energien und dezentraler Erzeugung zu ermöglichen. Als indirekte Resultate werden erwartet: Größere Durchdringung des europäischen Elektrizitätssystems mit erneuerbaren Energien und dezentraler Erzeugung. Verbesserung der Fähigkeit des europäischen Elektrizitätssystems, eine hohe Einspeisung aus erneuerbaren Energien und dezentraler Erzeugung effizient zu integrieren. Ein effektiver Regulierungsrahmen. Projektkoordinator: Energy research Centre of the Netherlands (NL)

FP6-INCO, Rural sustainable development through integration of renewable energy technologies in poor European regions (RES INTEGRATION)

Objective: The ultimate goal of the present project is to study the implementation of innovative low cost Renewable Energy and Energy Saving Technologies at selected poor regions of the participating countries. Locally available Energy Resources will be used, with a final goal the regional sustainable socio-economic development. Pathways will be invented for maximising Renewable Energy penetration in the region. Ideally, 100 Prozent renewable energy penetration will be pursued for. Through the project, specific Integrated R enewable Energy Systems (1RES) will be proposed for sustainable development of each Region. By the term 1RES it is meant 'o' energy system with an optimal energetic autonomy including food production and if any excesses, energy exports. Energy production a nd consumption at the region has to be sustainable and eventually based mainly on renewable energy sources. It includes a combination of different possibilities for non-polluting energy production, such as modern wind and solar electricity production, as w ell as the production of energy from biomass and any other renewable sources '. Each partner team (in each of the participating countries) will select a pilot rural region and perform the following tasks: 1. Study the today Energy situation in the region ? Study the sources of energy. ? Consumption by sector. Space and time distribution of the consumption. 2. Study the local Energy Potential. Space and time distribution. 3. Define development scenarios of the region. 4. Develop a prototype model (expert sys tem) for introducing in the regions the 1RES s. 5. Propose specific IRESs and development policy to be applied in the region through the developed model (expert system). 6. Socio-Economie and Environmental considerations. 7. Dissemination activities The re sults of the studies for each region will supply the local governments the plans for region sustainable development. The overall project results will provide

ARchaeological RObot systems for the World's Seas (ARROWS)

ARROWS proposes to adapt and develop low cost autonomous underwater vehicle technologies to significantly reduce the cost of archaeological operations, covering the full extent of archaeological campaign. Benefiting from the significant investments already made for military security and offshore oil and gas applications, the project aims to demonstrate an illustrative portfolio of mapping, diagnosis and excavation tasks. ARROWS approach is to identify the archaeologists requirements in all phases of the campaign, identify problems and propose technological solutions with the technological readiness levels that predict their maturation for exploitation within 3-5 years. The individual technologies are then developed during the course of the project using agile development method comprising rapid cycles of testing and comparison against the end user requirements. To ensure the wide exploitability of the results the requirements are defined and the solutions are tested in two historically significant but environmentally very different contexts, in The Mediterranean Sea and in The Baltic Sea. Both immediate, low risk and long term, high risk developments will be pursued. In particular: - Fast a low cost horizontal surveys of large areas using customised AUVs with multimodal sensing. - Fast and low cost semi-automated data analysing tools for site and object relocation - High quality maps from better image reconstruction methods and better localization abilities of AUVs. - Shipwreck penetration and internal mapping using small low cost vehicles localising using fixed pingers. - Soft excavation tool for diagnosis and excavation of fragile objects. - Mixed reality environments for virtual exploration of archaeological sites. - Monitoring of changes via back-to-the-site missions. The ARROWS consortium comprises expertise from underwater archaeology, underwater engineering, robotics, image processing and recognition from academia and industry.

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