Non wood fuels for small-scale furnaces have attracted increasing interest in several European countries. New technological approaches are on the way, but the verification of any such developments is difficult and there is a large uncertainty about testing procedures and equipment. While for wood combustion standardized European measuring regulations are available and broadly applied, the testing of cereal fuel combustion is generally not following a commonly accepted procedure. Consequently the results of such measurements are not fully comparable. This applies particularly for the international level, which is here of particular relevance due to the fact that a combustion technology development for a niche application can only be economically viable if a sufficiently large marketing area can be taken into focus. The overall objective of the proposal is therefore to contribute through research to the development of uniform and comparable European procedures for testing of small-scale boilers up to a power out of 300 kW for solid biomass from agriculture like straw pellets and energy grain. The driving forces and barriers will be worked out; existing legal regulation for the installation (approval by the local authorities) in the participating countries will be collected. The state of the art of the non wood biomass boiler technology will be identified; the need for standardized tests for type approval tests and the measures to establish a European Standard will be shown. Measurement methods with special emphasis on efficiency and emissions will be worked out and the requirements and specifications of test fuels will be proposed. Test runs will be carried out following preliminary test procedures based on existing European standards for wood boilers. Based on the results of these test runs a draft for a Europe-wide uniform test procedure will be proposed. Preparatory work for a European standardization process including a round robin test will be done.
Klimamodelle sind komplexe numerische Modelle, die auf mathematisch-physikalischen Gleichungen beruhen. Diese werden mit Hilfe von leistungsstarken Computern berechnet bzw. gelöst. Sie versuchen die wesentlichen physikalischen und chemischen Prozesse sowie die Energieströme innerhalb und zwischen verschiedenen Systemen, wie der Atmosphäre, den Ozeanen und der Erdoberfläche, zu simulieren. Diese sind jedoch vielfach noch nicht vollständig erforscht und können, auch aufgrund ihrer Komplexität, häufig nur vereinfacht abgebildet werden. Die Modelle werden anhand von Beobachtungsdaten sowie Klimadaten aus der Vergangenheit (sog. Proxy-Daten) entwickelt und überprüft. Ziel ist es mit Hilfe der Modelle Abschätzungen von zukünftigen Klimaentwicklungen zu ermöglichen. Grundlage dafür sind zum einen natürliche Faktoren, wie etwa die Variation der Sonneneinstrahlung oder der Erdumlaufbahn bzw. Neigung der Erdachse. Zum anderen spielen Faktoren eine Rolle, die auch vom Menschen beeinflusst werden können, wie etwa die Landnutzung oder die Emissionen von Treibhausgasen in die Atmosphäre. Auf Grundlage möglicher zukünftiger Gesellschaftsentwicklungen werden Szenarien erarbeitet. Diese stellen Annahmen über die globale demographische, ökonomische, politische und technologische Entwicklung in der Zukunft dar. Aus dieser resultieren wiederum Emissionen bzw. Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphäre, die auch als anthropogener Strahlungsantrieb ausgedrückt werden können (häufig in W/m²). In der Vergangenheit wurden verschiedene dieser Szenarien durch die Klimaforschung erarbeitet. Dazu zählen u.a. Während die SRES-Szenarien bei jüngeren und aktuellen Analysen und Studien quasi keine Verwendung mehr finden, sind die RCP-Szenarien Gegenstand der meisten Untersuchungen in den letzten 10-15 Jahren. Die SSP-Szenarien werden bisher lediglich auf globaler Ebene betrachtet. Regionale Analysen dazu wird es voraussichtlich erst in den nächsten Jahren vermehrt geben. Weitere Informationen zu den RCP-/SSP-Szenarien sind hier zu finden. hier Diese zukünftigen Emissions-Szenarien dienen neben den anderen genannten (natürlichen) Faktoren als Antrieb für Globalmodelle. Diese Modelle bestehen aus einem dreidimensionalen Gitter. Zwischen den Gitterpunkten werden die klimatischen Prozesse großräumig (global), aber mit einer relativ groben zeitlichen (Tageswerte) und räumlichen (100 bis 200 km) Auflösung berechnet. Mit den Ergebnissen der Globalmodelle können für kleinere Regionen wie etwa Niedersachsen jedoch nur wenig differenzierte Aussagen zur Klimaentwicklung gemacht werden. Hier kommen regionale Klimamodelle zur Anwendung, die nur einen Ausschnitt der Erde bzw. Atmosphäre betrachten. Sie erhalten als Antrieb bzw. Randbedingung u.a. die Ergebnisse der Globalmodelle und rechnen damit auf einer höher aufgelösten räumlichen (bis unter 10 km) Skala weiter, wobei Aspekte wie die Topographie oder die Landnutzung besser berücksichtigt werden können. Dieses Verfahren nennt man „Nesting" oder auch „dynamic Downscaling". Daneben gibt es auch Methoden, die auf Basis von statistischen Zusammenhängen zwischen großräumigen Wetterlagen und lokalen meteorologischen Phänomenen die Daten der Globalmodelle auf eine höher aufgelöste Skala rechnen, das sog. „statistical downscaling“. Die Ergebnisse der regionalen Klimamodelle können letztlich als Antrieb für sogenannte Impact-Modelle genutzt werden. Dies sind Modelle, die die Wirkungen der klimatischen Veränderungen auf verschiedenen fachlichen Ebenen simulieren. Hierzu zählen zum Beispiel hydrologische Modelle, die die Folgen eines Klimawandels auf die Wasserwirtschaft verdeutlichen können. Es muss jedoch stets berücksichtigt werden, dass diese Ergebnisse nicht als Prognosen oder Vorhersagen interpretiert werden dürfen, sondern auf Basis der oben genannten Szenarien immer „wenn-dann“-Aussagen darstellen. Trotz der Komplexität der Modelle (oder gerade deswegen) sind Ergebnisse aus der Klimamodellierung immer mit Unsicherheiten behaftet. Dies liegt unter anderem daran, dass verschiedene Prozesse und Wechselwirkungen im Klimasystem noch immer nicht vollständig verstanden werden. Zudem werden einzelne Prozesse aufgrund von Defiziten in der numerischen Umsetzung in den Modellen nur vereinfacht abgebildet und je nach Modell unterschiedlich parametrisiert. Um die Unsicherheiten in den Aussagen der möglichen zukünftigen Entwicklung zu verdeutlichen, sollten stets die Ergebnisse verschiedener Modelle mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen gemeinsam betrachtet werden (Modell-Ensemble). So wird die Bandbreite möglicher Entwicklungen aufgezeigt. Je einheitlicher die Aussagen des Ensembles bzgl. Bandbreite und Richtung der Entwicklungen sind, desto "robuster" ist das Klimasignal. Voraussetzung hierbei ist ein möglichst großes Ensemble von unabhängigen Mitgliedern.
Zielsetzung:
Die Ziele des Projektes hardwood-joint, welches die Forschung und Entwicklung von Verbindungslösungen für aus Hartlaubholz-Produkten zusammengesetzte Tragwerke bzw. Holzkonstruktionen zur Aufgabe hat, betreffen wissenschaftliche, wirtschaftliche, sozioökonomische und umweltspezifische Aspekte:
Wissenschaftliche Ziele:
Die wissenschaftlichen Ziele von hardwood-joint beinhalten im Wesentlichen einerseits die Entwicklung von innovativen Verbindungslösungen für Tragwerke aus Hartlaubholz-Produkten und andererseits die Herleitung und Verifizierung neuer sowie die Weiterentwicklung bestehender Modellansätze für die Bemessung dieser Verbindungslösungen. Weitere wissenschaftliche Ziele sind das Schaffen einer fundierten Grundlage für die Aufnahme dieser Modelle in die Bemessungsnormen sowie die Veröffentlichung der im Rahmen des Projektes gewonnenen Erkenntnisse in begutachteten Fachzeitschriften.
Wirtschaftliche Ziele:
Die wirtschaftlichen Ziele von hardwood-joint sind das Öffnen neuer, europäischer Märkte für KMUs im Holzbausektor sowie die Steigerung der Wertschöpfung von Hartlaubholzprodukten im Sinne der Vermeidung einer direkten, thermischen Verwertung.
Sozioökonomische Ziele:
Das übergeordnete, sozioökonomische Ziel von hardwood-joint ist die Steigerung des Absatzes von nachhaltig hergestellten Bauwerken aus Holz, u.a. in Form der Stadtverdichtung mittels Aufstockung bestehender Gebäude durch diese Lösungen des Leichtbaus.
Umweltspezifische Ziele:
Das umweltspezifische Ziel von hardwood-joint ist die Steigerung der nachhaltigen Nutzung der in Mitteleuropa stetig zunehmenden Hartlaubholzbestände für den Bausektor und damit einhergehend ein sukzessiver Austausch von Baustoffen aus nicht-nachwachsenden Rohstoffen durch solche, welche mit der nachwachsenden Ressource Holz hergestellt werden können.
Bedeutung des Projekts für die Praxis:
Weltweit wird vom geernteten Holz 52% direkt verbrannt und von den verbleibenden 48% werden 80% für den Baubereich genutzt. Dies beinhaltet die Konstruktion sowie den Innenausbau, wobei insbesondere der Konstruktion selbst ein hoher Anteil zuzusprechen ist. In Folge des hohen Stellenwertes der Verbindungstechnik im Ingenieurholzbau und der Notwendigkeit, in naher Zukunft Hartlaubholz in verstärktem Maße konstruktiv einzusetzen, sind bei erfolgreichem Abschluss leistungsfähige, zuverlässige und wirtschaftliche Lösungen zu erwarten. Die gegenwärtige Situation, dass Hartlaubhölzer für den konstruktiven Baubereich nur bedingt wirtschaftlich abgesetzt werden können, soll durch die erwartbaren Erfolge im Zuge des Projektes und dem Aufzeigen von Möglichkeiten einer Wirtschaftlichkeit im Anschlussbereich verbessert werden. Für die Forstwirtschaft führt dies zu einer positiven Preisentwicklung des Rohmaterials und für die Umwelt zu einer Zunahme von Bauwerken, hergestellt in umweltfreundlicher und nachhaltiger Bauweise mit einem nachwachsenden Rohstoff.
Veranlassung
Mit der Novellierung des Wasserhaushaltsgesetzes am 1. März 2010 (WHG) wurde die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) dazu verpflichtet, die ökologische Durchgängigkeit an ihren Staustufen wiederherzustellen. Ziele sind der gute ökologische Zustand (GÖZ) bzw. das gute ökologische Potenzial (GÖP) der Wasserkörper gemäß Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) bzw. WHG.
Die WSV hat zunächst Maßnahmen zur Herstellung der fischökologischen Durchgängigkeit und hier speziell zum Fischaufstieg priorisiert. An mehr als 200 Standorten der BWaStr müssen dazu Fischaufstiegsanlagen (FAA) sowie teilweise auch Fischabstiegsanlagen (FAbA) gebaut werden.
Die Funktionsfähigkeit dieser Anlagen lässt sich direkt am Standort bewerten. Das BfG-Projekt "Entwicklung eines Methodenstandards zur biologischen Funktionskontrolle von Fischaufstiegsanlagen an Bundeswasserstraßen" adressiert hierzu die Herausforderungen an BWaStr. Um aber einzuschätzen, ob die Maßnahmen Bedingungen schaffen, unter denen GÖZ oder GÖP des Wasserkörpers tatsächlich erreichbar sind, muss es möglich sein, die Betrachtung auf den betroffenen Flussabschnitt und darüber hinaus zu erweitern. Dafür ist entscheidend, ab welchem Grad der Durchgängigkeit sich dort stabile Populationen der Fischzönose etablieren können. Dies ist in den BWaStr bislang nicht quantifizierbar, da es aktuell keine passenden Modelle oder Werkzeuge gibt, die eine entsprechend integrative Beurteilung ermöglichen.
An dieser Stelle setzt das Projekt FischPop an. Für die BWaStr soll es ein Werkzeug entwickeln, welches Populationsaspekte in Verbindung mit der Ausprägung und Verfügbarkeit von Habitaten sowie ihrer Konnektivität modellhaft abbildet. Durch einen Metapopulationsansatz sollen die drei Komponenten miteinander verknüpft werden, um großskalig populationsökologische Prozesse zu modellieren. Dies ermöglicht es nicht nur, die Auswirkungen einer konkreten FAA auf die Populationen zu beurteilen, sondern auch kumulative Auswirkungen mehrerer Barrieren einzuschätzen, was der Realität der meisten BWaStr entspricht.
Während zunächst der Fokus auf der Bewertung der Durchgängigkeit liegen wird, kann ein solches Modell perspektivisch auch dabei helfen, die Bedeutung der verfügbaren Fischhabitate für die Fischpopulationen zu quantifizieren und zu beurteilen.
Ziele
Gesamtziel:
- Modellanwendung entwickeln, mit der abgeschätzt werden kann, ob die gegebene Durchgängigkeit einer FAA bzw. eines Querbauwerks-Standortes die Entwicklung vitaler Fischpopulationen ermöglicht (Populationsmodell inklusive Konnektivitätsmodul und Habitatmodul)
Teilziele:
- theoretisches Modell entwickeln, zunächst für eine Art/Artengruppe
- theoretisches Modell ausweiten auf insgesamt mindestens drei Arten/Artengruppen mit unterschiedlichen Ansprüchen an den Lebensraum
- Modellanwendung anhand konkreter Projektgebiete kalibrieren und verifizieren
- auf Grundlage der Modellanwendung Bewertungswerkzeug für konkrete Querbauwerks-Standorte entwickeln
Das Projekt "Bedeutung der Durchgängigkeit für Populationen wandernder Fischarten in Bundeswasserstraßen" ist Teil des FuE-Rahmenkonzeptes zur ökologischen Durchgängigkeit der Bundeswasserstraßen (BWaStr). Die übergreifenden Ziele und die weiteren in diesem Rahmen durchgeführten FuE-Projekte sind unter der Projektnummer M39630404009 nachzulesen (Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit für Fische an den Staustufen der Bundeswasserstraßen - Rahmenkonzept für Forschung und Entwicklung).
Die ökologische Resilienz von Fischpopulationen in Flussökosystemen basiert auf einer erfolgreichen Fortpflanzung und Rekrutierung, dem Zugang zu verfügbaren Ressourcen und der Erreichbarkeit von unterschiedlichen Habitaten. Bei der Restaurierung von Flüssen verbessern vor allem solche Projekte die Diversität der Fischfauna und die Bestandsentwicklung einzelner Fischarten, deren Maßnahmen eine Verbesserung sowohl der hydromorphologischen Habitate als auch der ökologischen Durchgängigkeit beinha