Energetische Elektronen aus der Aurora und den Strahlungsgürteln sind bekannte Quellen von Stickoxiden in der Auroraregion der oberen Mesosphäre und unteren Thermosphäre (MLT, 60-140 km). Im polaren Winter können diese Stickoxide bis in die mittlere Stratosphäre (30—45 km) herunter transportiert werden; sie variieren dabei mit der geomagnetischen Aktivität und dem dynamischen Zustand der Atmosphäre. Hier tragen Stickoxide maßgeblich zum katalytischen Ozonabbau bei; da Ozon eine wesentliche Rolle in der Strahlungsheizung der Stratosphäre spielt, ändern sich durch den Abwärtstransport von auroralen Stickoxiden auch Temperaturen und Windfelder. Diese Änderungen der Atmosphärendynamik können die ganze Atmosphäre bis hinunter zu troposphärischen Wettersystemen betreffen. Aus diesem Grund wurde kürzlich zum ersten Mal empfohlen, geomagnetische Aktivität als Teil des solaren Forcings des Klimasystems in Klima-Chemiemodellstudien wie CMIP-6 zu berücksichtigen. Die atmosphärischen Ionisationsraten, welche verwendet werden, um solche Modellexperimente anzutreiben, basieren empirisch auf Flüssen von präzipitierenden Elektronen, welche jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet sind; neue Studien legen nahe, daß es ernsthafte Probleme mit der Genauigkeit dieser Daten gibt. In diesem Projekt werden wir untersuchen, wie vom Sonnenwind getriebene Prozesse in der Magnetosphäre präzipitierende Elektronen verschiedener Energien beeinflussen, und welchen Einfluß diese präzipitierenden Elektronen auf die Zusammensetzung, Temperatur, und Windfelder in der mittleren Atmosphäre haben.Insbesondere werden wir untersuchen:• Wie beeinflussen vom Sonnenwind getriebene Prozesse in der Magnetosphäre das Präzipitieren von Strahlungsgürtelelektronen in die Atmosphäre?• Zu welchen Energien werden präzipitierende Elektronen in den unterschiedlichen geomagnetischen Stürmen in der Magnetosphäre beschleunigt? • Welcher Energiebereich der Präzipitierenden Elektronen hat den größten Einfluss auf die Zusammensetzung und Dynamik der mittleren Atmosphäre?Dazu werden Modellsimulationen mit dem neuentwickelten VERB-4D Modell durchgeführt, welches Elektronenbeschleunigung in die Atmosphäre durch Welle-Teilchen-Wechselwirkungen mit Chorus, Plasmaspheric hiss, hiss in plumes, und EMIC-Wellen berücksichtigt. Ergebnisse werden mit NOAA POES Daten validiert. Modellierte Elektronenflüsse am Oberrand des Modells werden als Input verwendet für das neuentwickelte Klima-Chemiemodells EMAC/EDITh (Boden bis 220km). Modellierte Temperaturen und der Stickoxid-Gehalt werden anhand von Beobachtungen validiert. Fallstudien werden durchgeführt werden für geomagnetische Stürme, die durch Korotating Interaction Regions (CIR) und solare koronale Massenauswürfe (CMEs) ausgelöst wurden, um zu untersuchen, wie die verschiedenen Prozesse unterschiedliche Bereiche der Atmosphäre beeinflussen.
Die Wärmewende in Deutschland stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Der Ausbau dezentraler Wärmepumpen und Wärmenetze ist zentral für die Umstellung auf klimaneutrale Wärmeversorgung. Dieser Ausbau muss volkswirtschaftlich optimal und abgestimmt mit der elektrischen Infrastruktur erfolgen. Die Trägheit und kosteneffiziente Speicherfähigkeit thermischer Systeme bieten Flexibilitätspotentiale, die systemdienlich genutzt werden müssen. Erstes Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale einen kostengünstigeren Ausbau der Strom- und Wärmeinfrastruktur zu unterstützen. Planungs- und Simulationsmethoden werden weiterentwickelt, um diese Potentiale zu quantifizieren und im Betrieb zu nutzen. Fallstudien bei Netzbetreibern untersuchen die Anwendung und Auswirkungen auf den Netzausbau. Verschiedene Technologien sichern je nach Wärmebedarfsdichte eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Das Projekt ermittelt die beste Kombination dieser Technologien für verschiedene Gebietstypen und betrachtet die systemdienliche Steuerung von Wärmepumpen und elektrischen Anlagen. Zweites Hauptziel ist es, das Flexibilitätspotential zu quantifizieren und den Betrieb auf der Equigy Crowd-Balancing-Platform (CBP) zu demonstrieren. Die Wärmewende ist auf Jahrzehnte angelegt und muss stets eine sichere Versorgung gewährleisten. Drittes Hauptziel des Vorhabens ist die integrierte Betrachtung lokaler Transformationsprozesse unter den Gesichtspunkten des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks. Die Komplexität der Wärmewende erfordert die Zusammenarbeit vieler Akteure. Dieses Vorhaben bringt alle wesentlichen Akteure (Stadtwerke, Verteilnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Hersteller von Wärmeerzeugern, Hersteller von Infrastruktur der Strom- und Wärmeversorgung, betroffene Bundesverbände) zusammen, um eine gesamtheitliche Analyse zu ermöglichen.
Die Wärmewende in Deutschland stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Der Ausbau dezentraler Wärmepumpen und Wärmenetze ist zentral für die Umstellung auf klimaneutrale Wärmeversorgung. Dieser Ausbau muss volkswirtschaftlich optimal und abgestimmt mit der elektrischen Infrastruktur erfolgen. Die Trägheit und kosteneffiziente Speicherfähigkeit thermischer Systeme bieten Flexibilitätspotentiale, die systemdienlich genutzt werden müssen. Erstes Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale einen kostengünstigeren Ausbau der Strom- und Wärmeinfrastruktur zu unterstützen. Planungs- und Simulationsmethoden werden weiterentwickelt, um diese Potentiale zu quantifizieren und im Betrieb zu nutzen. Fallstudien bei Netzbetreibern untersuchen die Anwendung und Auswirkungen auf den Netzausbau. Verschiedene Technologien sichern je nach Wärmebedarfsdichte eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Das Projekt ermittelt die beste Kombination dieser Technologien für verschiedene Gebietstypen und betrachtet die systemdienliche Steuerung von Wärmepumpen und elektrischen Anlagen. Zweites Hauptziel ist es, das Flexibilitätspotential zu quantifizieren und den Betrieb auf der Equigy Crowd-Balancing-Platform (CBP) zu demonstrieren. Die Wärmewende ist auf Jahrzehnte angelegt und muss stets eine sichere Versorgung gewährleisten. Drittes Hauptziel des Vorhabens ist die integrierte Betrachtung lokaler Transformationsprozesse unter den Gesichtspunkten des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks. Die Komplexität der Wärmewende erfordert die Zusammenarbeit vieler Akteure. Dieses Vorhaben bringt alle wesentlichen Akteure (Stadtwerke, Verteilnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Hersteller von Wärmeerzeugern, Hersteller von Infrastruktur der Strom- und Wärmeversorgung, betroffene Bundesverbände) zusammen, um eine gesamtheitliche Analyse zu ermöglichen.
Die Wärmewende in Deutschland stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Der Ausbau dezentraler Wärmepumpen und Wärmenetze ist zentral für die Umstellung auf klimaneutrale Wärmeversorgung. Dieser Ausbau muss volkswirtschaftlich optimal und abgestimmt mit der elektrischen Infrastruktur erfolgen. Die Trägheit und kosteneffiziente Speicherfähigkeit thermischer Systeme bieten Flexibilitätspotentiale, die systemdienlich genutzt werden müssen. Erstes Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale einen kostengünstigeren Ausbau der Strom- und Wärmeinfrastruktur zu unterstützen. Planungs- und Simulationsmethoden werden weiterentwickelt, um diese Potentiale zu quantifizieren und im Betrieb zu nutzen. Fallstudien bei Netzbetreibern untersuchen die Anwendung und Auswirkungen auf den Netzausbau. Verschiedene Technologien sichern je nach Wärmebedarfsdichte eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Das Projekt ermittelt die beste Kombination dieser Technologien für verschiedene Gebietstypen und betrachtet die systemdienliche Steuerung von Wärmepumpen und elektrischen Anlagen. Zweites Hauptziel ist es, das Flexibilitätspotential zu quantifizieren und den Betrieb auf der Equigy Crowd-Balancing-Platform (CBP) zu demonstrieren. Die Wärmewende ist auf Jahrzehnte angelegt und muss stets eine sichere Versorgung gewährleisten. Drittes Hauptziel des Vorhabens ist die integrierte Betrachtung lokaler Transformationsprozesse unter den Gesichtspunkten des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks. Die Komplexität der Wärmewende erfordert die Zusammenarbeit vieler Akteure. Dieses Vorhaben bringt alle wesentlichen Akteure (Stadtwerke, Verteilnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Hersteller von Wärmeerzeugern, Hersteller von Infrastruktur der Strom- und Wärmeversorgung, betroffene Bundesverbände) zusammen, um eine gesamtheitliche Analyse zu ermöglichen.
Die Wärmewende in Deutschland stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Der Ausbau dezentraler Wärmepumpen und Wärmenetze ist zentral für die Umstellung auf klimaneutrale Wärmeversorgung. Dieser Ausbau muss volkswirtschaftlich optimal und abgestimmt mit der elektrischen Infrastruktur erfolgen. Die Trägheit und kosteneffiziente Speicherfähigkeit thermischer Systeme bieten Flexibilitätspotentiale, die systemdienlich genutzt werden müssen. Erstes Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale einen kostengünstigeren Ausbau der Strom- und Wärmeinfrastruktur zu unterstützen. Planungs- und Simulationsmethoden werden weiterentwickelt, um diese Potentiale zu quantifizieren und im Betrieb zu nutzen. Fallstudien bei Netzbetreibern untersuchen die Anwendung und Auswirkungen auf den Netzausbau. Verschiedene Technologien sichern je nach Wärmebedarfsdichte eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Das Projekt ermittelt die beste Kombination dieser Technologien für verschiedene Gebietstypen und betrachtet die systemdienliche Steuerung von Wärmepumpen und elektrischen Anlagen. Zweites Hauptziel ist es, das Flexibilitätspotential zu quantifizieren und den Betrieb auf der Equigy Crowd-Balancing-Platform (CBP) zu demonstrieren. Die Wärmewende ist auf Jahrzehnte angelegt und muss stets eine sichere Versorgung gewährleisten. Drittes Hauptziel des Vorhabens ist die integrierte Betrachtung lokaler Transformationsprozesse unter den Gesichtspunkten des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks. Die Komplexität der Wärmewende erfordert die Zusammenarbeit vieler Akteure. Dieses Vorhaben bringt alle wesentlichen Akteure (Stadtwerke, Verteilnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Hersteller von Wärmeerzeugern, Hersteller von Infrastruktur der Strom- und Wärmeversorgung, betroffene Bundesverbände) zusammen, um eine gesamtheitliche Analyse zu ermöglichen.
Bislang gibt es kaum Beispiele, die die von der Bevölkerung betriebene urbane Energiewende hin zu Positive Energy Districts (PEDs) untersuchen. Obwohl verschiedene urbane Energiesimulationstools zur Verfügung stehen, die bei der Planung und Verwaltung von PEDs helfen, ist für Kommunen die Anpassungsfähigkeit hin zu PEDs immer noch ein großes Problem. Um diese Lücke zu schließen, wird das Projekt DigiTwins4PEDs innovative Forschungsmethoden und Umsetzungsstrategien anwenden. Diese werden durch einen partizipativen Prozess unterstützt, der die wichtigsten Interessengruppen und Bürger:innen in den Phasen des Co-Designs, der Co-Creation und des Co-Learnings einbezieht, welche innerhalb des Projekts entwickelt, bewertet und iterativ angepasst werden. Im Rahmen von Reallaboren mit verschiedenen Fallstudien werden die Bürger:innen während des gesamten Projekts kontinuierlich einbezogen. So können bürgergetriebene Maßnahmen in Zukunft leichter berücksichtigt und umgesetzt werden, um eine aktive Beteiligung der Verbraucher:innen für ein flexibles Energiemanagement und eine Interaktion zwischen PEDs und dem regionalen Energiesystem zu ermöglichen. Um diesen Prozess der Bürgerbeteiligung zu unterstützen, werden neue Werkzeuge und Methoden unter Verwendung von Urban Digital Twins entwickelt und angepasst, die es den Bürger:innen ermöglichen, die Energie-wende in ihren Gemeinden voranzutreiben und besser informiert Entscheidungen zu treffen. Die HFT mit ihrer langjährigen Erfahrung mit digitalen Zwillingen in Städten, der Entwicklung von städtischen Datenmodellen und städtischen Energiesimulationen ist der Projektkoordinator und wird die gesamten administrativen, wissenschaftlichen und Verbreitungsaspekte des Projekts verwalten sowie und eine führende Rolle in mehreren Arbeitspaketen spielen. Die HFT arbeitet auch eng mit der Stabsstelle Klimaschutz der Landeshauptstadt Stuttgart für die Betreuung der deutschen Fallstudie in Stuttgart zusammen.
In diesem Projekt sollen mit COSMO-SPECS, einem 3D-Wolkenmodell mit einer spektralen Beschreibung der wolken-mikrophysikalischen Prozesse von Hydrometeoren und Aerosolpartikeln, Modellsimulationen durchgeführt werden. Da dasselbe mikrophysikalische Schema in dem Luftpaketmodell enthalten ist, mit dem in INUIT-1 gearbeitet wurde, werden alle neuen Entwicklungen und Verbesserungen der Mikrophysik aus INUIT-1 direkt in COSMO-SPECS übertragen. Zunächst soll ein künstlicher Testfall simuliert werden, eine Wärmeblase über einem flachen Gelände. Sensitivitätsstudien sollen die Entwicklung der Eisphase und die Bildung von Niederschlag aufzeigen, wobei die Verteilung und die Typen der Eisnukleations-Partikel auf realistische Weise variiert werden. Ein anderer Schwerpunkt der Sensitivitätsstudien soll auf der Wirkung von sog. kleinen Triggern liegen, wie etwa Eisnukleations-Partikel oder Gefriermoden (z.B. biologische Partikel oder Kontaktgefrieren), die keine signifikanten Effekte hinsichtlich der Anzahl der entstehenden Eispartikel zeigen, aber doch die Dynamik der Wolke in einer Weise beeinflussen können, dass sich im Endeffekt die Eisbildung erhöht. Weiterhin ist in Zusammenarbeit mit INUIT RP5 eine Fallstudie geplant, die auf INUIT Feldexperimenten basiert. Hier sollen die Beiträge der verschiedenen eisbildenden Prozesse quantifiziert werden und dadurch die atmosphärische Relevanz der Eisbildungs-Regimes, wie sie in INUIT Labor- und Feldexperimenten untersucht werden, abgeschätzt werden. Gleichzeitig werden neue Parametrisierungen für Partikel, die während INUIT-2 untersucht werden, entwickelt und in das mikrophysikalische Schema eingebunden; vorhandene Parametrisierungen sollen weiter modifiziert und verbessert werden. Dieses Projekt schließt selbst auch Laborexperimente zum Kontakt- und Immersionsgefrieren ein, die am Mainzer vertikalen Windkanal und mit einer akustischen Tropfenfalle durchgeführt werden. Hier liegt der Schwerpunkt auf einer Verbesserung des Kontaktgefrierens. Die Experimente sollen am Mainzer vertikalen Windkanal durchgeführt werden, wobei unterkühlte Tropfen in einem Luftstrom, der die potentiellen Kontakteiskeime mit sich führt, frei ausgeschwebt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Kollisionen zwischen Tropfen und Partikeln berechnet und die Gefriereffizienz, d.h. die Gefrierwahrscheinlichkeit für eine Tropfen-Partikel Kollision bestimmt werden.
Die pflanzliche Photosynthese ist der zentrale Mechanismus in der Natur, Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln. Darum wird die mikrobielle Photokatalyse als effiziente und nachhaltige Alternative für derzeitige chemische Prozesse angesehen. Während herkömmliche Photobioreaktoren mit Suspensionkulturen durch geringe Zelldichten begrenzt sind, könnten Biofilme als selbstimmobilisierte Mikroben mit hohe Zelldichte dieses Problem überwinden. Jedoch stellen hohe Zelldichte und Stabilität gegenüber variierenden Umweltbedingungen, wie Strahlung und Temperatur, eine Herausforderung für stabile katalytische Produktionsprozesse dar. Das Projekt zielt darauf, das Prinzip von Pflanzenblättern mit Selbstregulation und stabiler Unterhaltung der Photosynthesemaschinerie zu adaptieren. Mit Hilfe gentechnisch modifizierter phototropher Biofilme, die in einem porösen Zellkulturträger mit hoher Zelldichte wachsen, wobei dieses Material mit einer responsiven Hydrogelschicht an der Gas-Flüssig-Grenzfläche ausgestattet ist, soll eine stabile biokatalytische Aktivität für die chemische Produktion realisiert werden. Die pH- oder Temperatur (T)-responsiven Hydrogelschichten werden auf den Aktivitätszustand der mikrobiellen Konsortien innerhalb des porösen Materials reagieren und so eine Selbstkontrolle der katalytischen Aktivität durch Steuerung der Gaspermeation ermöglichen, ähnlich wie Pflanzenblattoberflächen. Das Konzept eines "mikrobiellen Blatts" wird umgesetzt auf Basis unserer Expertise zu mikrobiellen Konsortien für die chemische Produktion (z.B. Synechocystis, Pseudomonas) und der Entwicklung von Zellkulturträgern, einschließlich der Synthese von pH- und T-responsiven Hydrogelen, um eine selbstkontrollierte Aktivität eines lebenden katalytischen Materials (LCM) zu zeigen. In unserer Fallstudie werden wir die Leistungsfähigkeit von mikrobiellen Biofilmen in porösen Polymermaterialien für die katalytische Umwandlung von Cyclohexan in ?-Caprolacton oder Adipinsäure als Vorstufen der industriellen Polymersynthese untersuchen. Es soll gezeigt werden, dass Schwach- und Starklichtzustände, ähnlich dem Tag-Nacht-Zyklus, die Mikroumgebung der LCM so beeinflussen, dass dies zu gequollenen und kollabierten Zuständen der pH-responsiven Hydrogelschicht führt. Diese responsive Hydrogelschicht wird durch elektronenstrahlinitiierte Polymerisation von N-Isopropylamid- und Acrylsäuremonomeren mit einer Anpassung der Phasenübergangsbereichen synthetisiert. Die unterschiedlichen Quellungszustände und physikochemischen Eigenschaften der Hydrogelschicht, die durch die Aktivität der Biofilme ausgelöst werden, steuern den Zufluss von Cyclohexan für die katalytische Reaktion der adaptiven LCM, wodurch eine optimale Leistungsfähigkeit bei variierenden Lichtverhältnissen ermöglicht wird. In Zukunft werden unsere Erkenntnisse das Potential des Mikrobiellen-Blatt-Konzepts ausschöpfen lassen und selbststabilisierte biotechnologische Prozesse mit breiter Anwendbarkeit ermöglichen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 2859 |
| Europa | 439 |
| Global | 3 |
| Kommune | 18 |
| Land | 120 |
| Schutzgebiete | 2 |
| Weitere | 22 |
| Wirtschaft | 11 |
| Wissenschaft | 1151 |
| Zivilgesellschaft | 33 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 10 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 2607 |
| Taxon | 1 |
| Text | 147 |
| unbekannt | 260 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 271 |
| Offen | 2637 |
| Unbekannt | 117 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 2244 |
| Englisch | 1178 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 76 |
| Bild | 25 |
| Datei | 19 |
| Dokument | 122 |
| Keine | 2044 |
| Multimedia | 1 |
| Unbekannt | 1 |
| Webdienst | 2 |
| Webseite | 838 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1949 |
| Lebewesen und Lebensräume | 2612 |
| Luft | 1555 |
| Mensch und Umwelt | 3025 |
| Wasser | 1469 |
| Weitere | 2978 |