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HiStructures - Hierarchische Strukturierung hochkapazitiver Elektroden, HiStructures - Hierarchische Strukturierung hochkapazitiver Elektroden

ATHLET-Modul Zinkborat (AZora), Teilprojekt: Laborexperimente zur Modellierung des Kristallisations- und Ablagerungsverhaltens sowie Wärmetransporteigenschaften von Zinkboraten

Restrike-XL - Untersuchung des Langzeitanwachsverhaltens gerammter und vibrierter Offshore-XL-Monopiles basierend auf Pfahlprobebelastungsergebnissen, Teilvorhaben: Restrike-XL: Abschätzung des Anwachseffekts aus Labor- und Feldversuchen sowie numerischer Simulation

XL-Monopiles sind sehr attraktive und ökonomische Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen. Als Pfahlinstallationsmethode erscheint die Vibrationsrammung als vorteilhaft, da 1) XL-Monopiles durch Einvibrieren wesentlich besser handhabbar sind, 2) Vorschädigungen am Pfahl durch die Installation vermieden werden und 3) die für Meeressäuger schädliche Schallemission deutlich vermindert wird. Bei Vibrationsrammungen wird davon ausgegangen, dass die bemessungsrelevanten Pfahltragfähigkeitswerte nicht erreicht werden und zusätzlich gerammt werden muss. Die aktuellen Bemessungsmethoden für Tiefgründungen wurden für gerammte Pfähle entwickelt. Es ist unklar, wie sich der Anwachseffekt, der nach Pfahlinstallation auftritt und die Pfahltragfähigkeit über die Standzeit positiv beeinflusst, von gerammten und vibrierten Pfählen unterscheidet. Um diese Kenntnislücke zu schließen wurden im Monopile-Testfeld Altenwalde im Jahre 2014 im 'VIBRO-PROJEKT' Pfahltests an einvibrierten und gerammten Monopiles durchgeführt. Nach ca. 3 Jahren Standzeit wurden 2017 an den gleichen Pfählen erneut dynamische Pfahlprobebelastungen durchgeführt und durch weitere Messungen des Set-Up XL-Monopile Restrike Monitoring begleitet. Diese einzigartige Datenbasis ist Grundlage dieses Projekts und erlaubt zum ersten Mal das Langzeitanwachsverhalten gerammter und vibrierter Pfähle von Offshore XL-Monopiles zu vergleichen und zu quantifizieren. Mit Hilfe weiterer Labor- und Feldversuche sowie numerischer Modelle werden die Ursachen und Wirkungen des Anwachseffekts untersucht. Dies ermöglicht eine Evaluierung der Pfahlbemessungsmethoden mit Berücksichtigung des Pfahlanwachseffektes sowie neue Modellansätze zur numerischen Prognose zu kalibrieren. Ein besseres Verständnis und eine bemessungstechnische Ausnutzung des Anwachseffektes haben hohe ökonomische und ökologische Vorteile. Das beantragte Projekt geht auf die spezifischen Besonderheiten des Baugrundes in der AWZ der Deutschen Nordsee ein.

EnEff:Wärme: ErdEis - Erdeisspeicher und oberflächennahe Geothermie, Teilvorhaben: Einsatzszenarien, Laboruntersuchungen und Simulationsmodell

Die Entwicklung von Erdeisspeichern ist ein Beitrag zur emissionsfreien regenerativen Wärmeversorgung Deutschlands. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der prinzipiellen Umsetzbarkeit. Dazu werden die energetischen Eigenschaften von Erdeisspeichern und deren Anwendbarkeit in der Energieversorgung analysiert und bewertet. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Speicherung von Latentwärme durch die Phasenumwandlung von Eis zu Wasser und umgekehrt im Boden. Damit werden Wärmespeicherkapazitäten für Abwärme aus unterschiedlichsten Quellen erschlossen und somit Energie+-Versorgungskonzepte für Gebäude und Quartiere ergänzt. Beispielsweise kann ein Erdeisspeicher im Winter als Wärmequelle für die Gebäudebeheizung und im Sommer als direkte Wärmesenke zur Kühlung genutzt werden. Fokussiert werden dabei die Kombination des Erdeisspeichers mit KWK und Low-Ex-Fernwärmenetzen sowie die Regeneration des Speichers durch Solar-, Umwelt- oder Abwärme. Im Rahmen des Vorhabens wird die Technologie der oberflächennahen Geothermie und der Wärmespeicherung durch Erdeisspeicher verknüpft. Dadurch wird ein Speicher mit hoher Speicherdichte, geringem Flächenverbrauch und geringen Kosten konzipiert. Durch den Erdeinbau können aufwendige Speicherbauten der klassischen Eisspeicher entfallen. Im vorliegenden Antrag sollen Einsatzmöglichkeiten für derartige Speicher untersucht werden (top down). Parallel dazu wird im Labor die Vereisung von Böden untersucht und ein simulationsfähiges Modell entwickelt (bottom up). Bisherige Erfahrungen und ergänzende Messungen aus dem Projekt '+Eins' stellen den Bezug zur Praxis her.

EnEff:Wärme: ErdEis - Erdeisspeicher und oberflächennahe Geothermie, Teilvorhaben: Technologische und wirtschaftliche Voruntersuchungen

Die Entwicklung von Erdeisspeichern ist ein Beitrag zur emissionsfreien regenerativen Wärmeversorgung Deutschlands. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der prinzipiellen Umsetzbarkeit. Dazu werden die energetischen Eigenschaften von Erdeisspeichern und deren Anwendbarkeit in der Energieversorgung analysiert und bewertet. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Speicherung von Latentwärme durch die Phasenumwandlung von Eis zu Wasser und umgekehrt im Boden. Damit werden Wärmespeicherkapazitäten für Abwärme aus unterschiedlichsten Quellen erschlossen und somit Energie+-Versorgungskonzepte für Gebäude und Quartiere ergänzt. Beispielsweise kann ein Erdeisspeicher im Winter als Wärmequelle für die Gebäudebeheizung und im Sommer als direkte Wärmesenke zur Kühlung genutzt werden. Fokussiert werden dabei die Kombination des Erdeisspeichers mit KWK und Low-Ex-Fernwärmenetzen sowie die Regeneration des Speichers durch Solar-, Umwelt- oder Abwärme. Im Rahmen des Vorhabens wird die Technologie der oberflächennahen Geothermie und der Wärmespeicherung durch Erdeisspeicher verknüpft. Dadurch wird ein Speicher mit hoher Speicherdichte, geringem Flächenverbrauch und geringen Kosten konzipiert. Durch den Erdeinbau können aufwendige Speicherbauten der klassischen Eisspeicher entfallen. Im vorliegenden Antrag sollen Einsatzmöglichkeiten für derartige Speicher untersucht werden (top down). Parallel dazu wird im Labor die Vereisung von Böden untersucht und ein simulationsfähiges Modell entwickelt (bottom up). Bisherige Erfahrungen und ergänzende Messungen aus dem Projekt '+Eins' stellen den Bezug zur Praxis her.

Mobilität der Zukunft, LARS: Lärmarme Rumpelstreifen

Rumpelstreifen weisen zwar eine positive Wirkung auf die Verkehrssicherheit auf, jedoch ist die Anwendung wegen der erhöhten Lärmbelastung bei Überfahrung im Nahbereich bebauter Gebiete problematisch. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, ein neues Muster für Rumpelstreifen zu entwickeln, welches eine vergleichbare aufmerksamkeitserregende Wirkung für den Fahrer aufweist und zugleich den Lärm in der Umgebung mindert. Im Detail wird eine Teststrecke mit unterschiedlichen Fräsmustern erstellt. Mittels binauralen und konventionellen Messungen der Schallemissionen und des Fahrzeuginnengeräusches, sowie mittels Messung der Vibrationen im Fahrzeug, soll ein numerisches Modell entwickelt und kalibriert werden. Mit diesem Modell und anhand von Wahrnehmungstests im Labor werden optimierte Rumpelstreifen entwickelt und anschließend zwei davon in der Praxis getestet.

Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Frostkörperbildung und Frosthebung beim Gefrierverfahren

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen die Grundlagen für eine sichere Projektierung des Gefrierverfahrens im Grenzbereich bei fliessendem Grundwasser erarbeitet werden und somit durch eine fundiertere Dimensionierung sowie frühzeitige Problemerkennung Kosten bei künftigen Projekten gespart werden. Hierzu wird ein numerisches 3D-Modell entwickelt, welches sowohl thermische und hydraulische, als auch mechanische Vorgänge gekoppelt abbilden kann (THM-Modell). Mit diesem THM-Modell können die Temperaturverteilung im Frostkörper, die Gefrierzeit, der Energieverbrauch und die Hebung der Oberfläche simuliert werden. Zur Überprüfung des Modells wird eine neue Versuchseinrichtung entwickelt, mit welcher sämtliche relevante Parameter experimentell nachgestellt werden. Mit Hilfe des THM-Modells werden relevante Einflussparameter untersucht und anhand der Ergebnisse Entscheidungshilfen für die Planung von Vereisungsmassnahmen ausgearbeitet. Entwicklung eines numerischen 3D Modells zur quantitativen Prognose der zeitabhängigen Verteilung der Temperatur, der Porenwasserdrücke und der Verformungen des Baugrundes bei der Anwendung des Gefrierverfahrens. Bereitstellen von Entscheidungshilfen für die Planung von Vereisungsmasnahmen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Auswertung eruptionsdynamischer Daten des Mt. Erebus, Antarktis

Die Quantifizierung vulkanischer Eruptionsdynamik ist immer noch eine der großen Herausforderungen der geophysikalischen Vulkanologie. Quantitative in situ Daten werden benötigt, um existierende Modelle für den präerutiven Magmentransport zu verifizieren und um neue Modell hierfür zu entwickeln. In situ Daten können aber nur mit einem gut ausgebauten vulkanologischen Monitoringsystem, welches sich an einem regelmäßig eruptierenden offenen Schlotsystem befindet, aufgezeichnet werden. Systeme dieser Art sind auf der Erde relativ selten und die beste Lokation ist wahrscheinlich Mt. Erebus in der Antarktis, da hier bereits ein gut ausgebautes Monitoringsystem existiert. Im Rahmen dieses Antrags werden wir die notwendige Infrastruktur entwickeln, um während des antarktischen Sommers 2003/2004 ein Doppler Radargerät am Kraterrand des Mt. Erebus zu betreiben. Das Radar soll alle strombolianischen Eruptionen während einer 4 wöchigen Messkampagne aufzeichnen. Mit Hilfe der Daten sollen die zeitliche Entwicklung der Eruptionsgeschwindigkeit untersucht und die während einer Eruption ausgestoßene Magmenmenge abgeschätzt werden. Wichtig ist weiterhin die Korrelation unserer Daten mit den vom Mount Erebus Volcano Observatory (MEVO) aufgezeichneten seismischen, akustischen, geodätischen und thermischen Signalen. Insbesondere ist ein Vergleich mit den akustischen Daten und Videoaufzeichnungen von Interesse, wodurch wir hoffen, die immer noch heftig diskutierte Frage des Überdrucks in Gasgroßblasen direkt vor der Eruption zu beantworten.

Entwicklung einer aktiven Schwingungslagerung zur Reduzierung der Schallemissionen von Windkraftanlagen - Laboruntersuchungen

Koerperschallerregte Maschinengeraeusche werden ueber die Lagerelemente weitergeleitet und fuehren auf den extrem grossen Flaechen des Turms der Windkraftanlagen zu starker Schallabstrahlung. Somit war es das Ziel des Projekts, eine aktive schwingungsisolierende Lagerung zu entwickeln, die die Uebertragung des Koerperschalls reduziert. Es konnten Lagerelemente entwickelt und als Labormodell aufgebaut werden, die einzelne stoerende Toene (bei gleichzeitiger Aufnahme der hohen statischen Lasten) um 20-30 dB absenken.

Kooperative Sanierung - Modelle zur Einbeziehung der BewohnerInnen bei nachhaltigen Gebäudesanierungen

In der Bau- und Wohnungswirtschaft bekommt die Instandhaltung und Modernisierung bestehender Gebäude und Wohnungen ein immer größeres Gewicht. Bereits jetzt entfällt etwa die Hälfte der jährlich für den Wohnungsbau aufgewendeten Investitionen auf Instandsetzung, Sanierung und Modernisierung bestehender Wohnungen. Umfangreiche Sanierungsprozesse im großvolumigen Wohnbau sind aber ohne die Einbindung der BewohnerInnen nicht durchführbar - vor allem dann nicht, wenn die Sanierungsmaßnahmen (etwa zusätzliche energetische und ökologische Verbesserungen) aus rechtlichen Gründen nur mit Zustimmung der BewohnerInnen möglich sind. Ziel des Projektes ist, die Bedürfnisse von EigentümerInnen und BewohnerInnen bei Sanierungsprozessen in Geschosswohnbauten (Miete, Eigentum, Mischformen) zu erforschen, effiziente und praktikable Modelle der Nutzerpartizipation zu entwickeln, exemplarische Moderations- und Beteiligungsprozesse für Sanierungsprojekte durchzuführen und die Projektergebnisse in Form einer Broschüre aufzubereiten. Durch eine frühzeitige und systematischere Einbeziehung von BewohnerInnen könnten zweifellos viele der derzeit von Wohnbauträgern geäußerten Probleme mangelnder Unterstützung umfassender Sanierungsmaßnahmen vermieden werden. Die Forderung nach einem kooperativen Sanierungsmodell soll hier allerdings nicht nur mit bloßen Notwendigkeiten argumentiert werden. Nutzerbeteiligung wird vielmehr als Chance zur aktiven Auseinandersetzung mit der eigenen Wohnung/dem eigenen Wohnumfeld gesehen. Bei entsprechender Realisierung resultiert daraus in der Regel hohe Akzeptanz für und Identifikation mit den ausgewählten Lösungen. Module: Evaluierung der Problemsituation aus Sicht der Gebäudeeigentümer; Evaluierung der Problemsituation aus Sicht der BewohnerInnen; Evaluierung verschiedener internationaler Beteiligungsmodelle für Sanierungsprozesse - Auswahl besonders erfolgversprechender Methoden; Entwicklung eines Beteiligungsmodells für die Einbeziehung von BewohnerInnen bei Sanierungsprozessen; Exemplarische Durchführung von zwei Pilotprojekten.

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