Das Projekt "'Seamless' hydrologische Vorhersage des ostindischen Sommermonsuns mit der Analyse der zugehörigen Varianz und der meteorologischen und hydrologischen Unsicherheit (SHIVA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Umweltwissenschaften und Geographie, Lehrstuhl für Hydrologie und Klimatologie durchgeführt. Die Durchführung von sog. 'seamless predictions' stellt eine neue Methode der numerischen Wettervorhersage dar, in der alle Zeitskalen, von Tagen bis zu mehreren Monaten, einheitlich behandelt werden. Jede Skala profitiert auf diese Weise von den Forschungsfortschritten der jeweils anderen Skalen. Auf der anderen Seite stellen probabilistische Aussagen mithilfe von Ensemblerechnungen den de-facto Standard in operationellen Vorhersagen sowohl der Meteorologie als auch der Hydrologie dar. Die zugrundeliegende Physik und Statistik ist für den gesamten Vorhersagebereich allerdings für beide Disziplinen sehr unterschiedlich. Meteorologische Vorhersagbarkeit ist i. W. durch den unsicheren Anfangszustand begrenzt. Die gesamte Unsicherheit im Vorhersagezeitraum wird dargestellt, indem man jedes Ensemble-Mitglied einmal passend initialisiert und sich dann gemäß der deterministischen Dynamik entwickeln lässt. Für jede hydrologische Vorhersage stellt diese meteorologische Unsicherheit eine wesentliche Randbedingung dar. Es treten jedoch andere, mindestens ebenso wichtige Faktoren hinzu: die Struktur des hydrologischen Modells sowie dessen Parameter, welche zusammen i. d. R. als hydrologische Unsicherheit zusammengefasst werden. Dies liegt vor allem an dem wesentlich heterogeneren Forschungsgegenstand, denn ein Flusseinzugsgebiet besitzt deutlich mehr unabhängige Komponenten als die globale Atmosphäre. Die Zusammenführung meteorologischer und hydrologischer Unsicherheit für eine 'seamless prediction' von Abflüssen stellt daher eine erhebliche Schwierigkeit dar und wird in zwei von insgesamt drei Teilen im Projektvorschlag SHIVA angegangen. Der dritte Teil analysiert derartige Vorhersagen auf die jeweiligen Anteile der meteorologischen und hydrologischen Unsicherheit. Diese lassen sich mit der sog. Analysis Of VAriance (ANOVA) quantifizieren. Hierbei gibt es drei wichtige Aspekte. 1) für die ANOVA werden spezielle Prädiktanden für die Kurz-, Mittel- und Langfrist definiert; 2) mögliche Fehlerquellen zeigen sich anhand der Größe jedes Anteils für eine gegebene Vorhersagezeit; 3) der resultierende Zusammenhang zwischen Vorhersagezeit und den Unsicherheitsanteilen liefert ein generelles Bild der prinzipiellen Grenzen der Vorhersagbarkeit von Abflüssen für den gesamten Vorhersagebereich. Das Einzugsgebiet des Mahanadi (A-E= 141.500 km2) im Osten Indiens stellt für diese Fragestellung ein ideales Studienobjekt dar. Erstens, da durch starke Kopplungen zwischen Ozean und Atmosphäre im tropischen Monsungürtel saisonale Vorhersagen überhaupt erst ermöglicht werden (im Gegensatz etwa zu den Bedingungen in den mittleren Breiten). Zweitens sind Abflussvorhersagen für das dortige Wassermanagement generell von höchster Wichtigkeit, und zwar über den gesamten Zeitbereich von täglichen bis zu saisonalen Vorhersagen: beispielsweise für die Hochwasserwarnung, die Steuerung mehrfach genutzter Speicher, sowie das Bewässerungsmanagement.
Das Projekt "Wasserhaushalt und Landschaftsveränderung - Umweltgestaltung und Institutionenwandel in der Niederlausitz seit 1850" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Technikgeschichte durchgeführt. Das von der DFG geförderte Projekt verfolgte das Ziel, unter Konzentration auf historische, institutionelle und mentale Implikationen gesellschaftlicher Nutzungen des Umweltmediums Wasser einen Beitrag zur Kulturlandschaftsgeschichte der Region Niederlausitz (Südbrandenburg) zu leisten. Die Niederlausitz ist neben hügeligen Moränenzügen in erster Linie durch umfangreiche feuchte Niederungslandschaften diluvialen Ursprungs geprägt. Seit Jahrhunderten gehören Entwässerungsanlagen zu ihren siedlungshistorischen Fundamenten, im Laufe der Neuzeit bekam der Wasserbau durch Erweiterung von Teichwirtschaften und Kanalbauten neue Dimensionen. Massiv überprägt wurde die Region durch extensive Braunkohleförderung im Tagebau, der in den letzten hundert Jahren auch umfangreiche Eingriffe in den Wasserhaushalt der Region mit sich brachte. Dieser Umstand legt die besondere Berücksichtigung von Grundwasserverhältnissen nahe, denn das durch den Bergbau in Mitleidenschaft gezogene oberflächennahe Grundwasser gehört zu den entscheidenden landschaftsprägenden Momenten der Niederungen von Spree, Berste und Schwarzer Elster. In der politisch-institutionellen Entwicklung des Raumes östlich der Elbe stellt die Niederlausitz ein bemerkenswertes Fallbeispiel dar, das sich für die vergleichende Analyse von Formen der Umweltnutzung und -gestaltung in besonderer Weise eignet. Im peripheren Raum zwischen den starken absolutistischen Mächten Brandenburg-Preußen und Sachsen gelegen, bildete sich auch in umwelthistorischer Perspektive eine Peripherie , die mit dem Erhalt weitgehend natürlich scheinender Reservate im Bereich des Spreewaldes seit der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert zum Erholungs-Hinterland Berlins wurde. Die auf Autarkie auch im energiewirtschaftiichen Bereich gerichtete Politik der DDR führte zur Entwicklung des Bezirkes Cottbus zum Energiebezirk. Das Projekt untersucht die historischen Dimensionen des mit diesen Prozessen verbundenen Kulturlandschaftswandels mit einem Fokus im Zeitraum seit der Mitte des 19. Jahrhunderts. Dabei bildet der Zusammenhang zwischen institutionellen und technischen Formen, in denen sich der mehr oder minder planvolle Zugriff auf das Landschaftsmedium Wasser vollzieht, das Zentrum des Interesses. Konkreter Gegenstand der Analyse sind Kulturlandschaftselemente, die mit bestimmten Formen der Wassernutzung im Zusammenhang stehen. An erster Stelle sind dies Meliorationsanlagen, die bis in das zwanzigste Jahrhundert die Niederungen zunehmend wie ein Netz überzogen. Nach wie vor ist Teichwirtschaft für die Landschaft bedeutend, die seit der frühen Neuzeit umfangreiche Ausbauten erfuhr. Hinzu kommen Graben- und Kanalbauten zur Veränderung der Vorflut und zur Verbesserung der Versorgung benachbarter Zentren (Berlin, Wittenberg, Dresden). Mit ihrem methodischen Fokus auf die bergbaulich bedingten Grundwasserveränderungen bietet die Arbeit Anknüpfungspunkte für wissenschaftliche Disziplinen wie auch öffentliche Interessenten, die sich mit der
Das Projekt "Teilprojekt: Einsatz der Zerstörungsfreien Prüfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.4 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur für Zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung durchgeführt. Das Gesamtziel des Verbundprojekts, ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Restlebensdauerbewertung von im Betrieb gealterten metallischen Kernkraftwerkskomponenten. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund von mechanischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen verändern können. Die Auswirkungen solcher Einflüsse werden derzeit bei der Komponentenauslegung in Ermangelung weiterer Informationen pauschal über Sicherheitsfaktoren abgedeckt, wodurch die Beurteilung von Komponenten und Systemen vor dem Hintergrund variabler Betriebsbeanspruchungen erschwert wird. Ein Mehr an qualifizierten Informationen kann bei gleichbleibender Sicherheit einen flexibleren Umgang mit betroffenen Komponenten hinsichtlich deren Einsatz-dauer ermöglichen. Hierzu soll das Verbundprojekt MibaLeb entscheidende Beiträge leisten. Ziel der Phase II ist die Übertragung der Ergebnisse und Methoden auf reale beanspruchte Werkstoffe und Bauteile, um auf diese Weise zuverlässige Aussagen bezüglich der Integrität und der Restlaufzeit von Kernenergieanlagen bereitzustellen. Die zentrale Aufgabe des LZfPQ besteht in der Konzipierung ein Inspektionssystematik, mit dem der Alterungszustand korrosionsermüdungsbeanspruchter Werkstoffe und Komponenten ermittelt werden kann. Das System agiert zwischen numerischer Simulation des Werkstoffs und/oder der Komponenten einerseits und mechanischer Prüfung andererseits und wird auf elektromagnetischen und resistometrischen Verfahren basieren. In einem ersten Ansatz wer-den dazu große Datenmengen integriert, die einer entsprechenden Datenverarbeitung bedürfen. Dabei soll untersucht werden, inwieweit Techniken des Data Mining mit einbezogen wer-den können. Ein Ziel dabei ist, aus der Mannigfaltigkeit der verfügbaren Daten die Charakteristika zu extrahieren, die insbesondere das hinsichtlich einer Bauteillebensdauer streuende Ver-halten beschreiben.
Das Projekt "EarLiMet - Early stage - Metallrückgewinnung für das energie- und ressourceneffektive Recycling von Li-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Mit dem in EARLIMET verfolgten Konzept soll ein Zero-waste-Ansatz angestrebt werden, was eine vollständige Betrachtung und Bilanzierung des Gesamtprozesses einschließlich aller benötigten Prozesschemikalien und der anfallenden Prozesslösungen und -wässer erfordert. Besonderer Fokus liegt hier auf der Rückgewinnung des enthaltenen Lithiums in einem frühen Stadium des Recyclings. Daraus ergeben sich die wesentlichen technologischen Ziele des Vorhabens: - Erhöhung der Gesamtrecyclingquote auf 90% für die stofflichen Komponenten in der Prozessierung von Li-Ionenakkus durch Einsatz moderner vorwiegend elektrochemischer und Membranverfahren - Umsetzung des Verfahrens der Direktcarbonatisierung von Li aus Li-Ionen-Batterien mittels CO2-Laugung mit einer reproduzierbaren Li-Ausbeute von mehr als 95 % sowie der Neutrallaugung - Untersuchung vergleichender Carbonatisierungsverfahren mittels CO2-Laugung unter Atmosphäre beziehungsweise thermischer Behandlung - Kreislaufführung der Prozesschemikalien und starke Absenkung der CO2-/VOF-Emissionen - Pyrometallurgische Prozessierung fester Laugungsrückstände der hydrometallurgischen Route zur weiteren Rohstoffausbringung - Verarbeitung und Verwertung der Schlackenrückstände als Baustoffe - Bilanzierung der Edukt-/Produkt- und Entfallstoffströme - Weiterentwicklung analytischer Verfahren für komplexe Matrices, Radiotracerung für schnelle und robuste Bilanzierungen und zum Nachweis der Reinheit der erhaltenen Produkte. Schwerpunkte stellen in diesem Kontext das Recycling aller potentiell werthaltigen Komponenten der Aktivmassen, das Recycling der benötigten Prozesschemikalien und eine effiziente Abproduktkonditionierung sowie auch die inhärenten prozessanalytische Fragestellungen dar, wobei eine analytische Qualitätssicherung im Hinblick auf heterogene Matrices ebenfalls von Bedeutung ist.
Das Projekt "Teilprojekt: Lebensdauerberechnung und Strukturanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Kaiserslautern, Fachbereich Angewandte Ingenieurwissenschaften, Forschungsschwerpunkt Hocheffiziente Technische Systeme durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Restlebensdauerbewertung von im Betrieb gealterten metallischen Kernkraftwerkskomponenten. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund von mechanischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen verändern können. Die Auswirkungen solcher Einflüsse werden derzeit bei der Komponentenauslegung in Ermangelung weiterer Informationen pauschal über Sicherheitsfaktoren abgedeckt, wodurch die Beurteilung von Komponenten und Systemen vor dem Hintergrund variabler Betriebsbeanspruchungen erschwert wird. Ein Mehr an qualifizierten Informationen kann bei gleichbleibender Sicherheit einen flexibleren Umgang mit betroffenen Komponenten hinsichtlich deren Einsatzdauer ermöglichen. Hierzu soll MibaLeb entscheidende Beiträge leisten. Gesamtziel der zweiten Projektphase ist die Übertragung der Ergebnisse, Erkenntnisse und Methoden auf reale und real beanspruchte Werkstoffe und Bauteile, um zuverlässige Aussagen bzgl. der Integrität und der verbleibenden Restlaufzeit von Kernenergieanlagen bereitzustellen. Ziel des Teilprojektes des WWHK ist die Ermittlung individueller Alterungszustände, die den Schädigungszuständen an realen Bauteilen entsprechen. Hierfür soll die Schädigung über Verfahren der ZfP an realen Komponenten erfasst und auf lösungsgeglühte Proben gleicher chemischer Zusammensetzung mittels thermischer und mechanischer Beanspruchung übertragen werden. Hierdurch soll es möglich sein, dass Begleitversuche im Sinne der Lebensdauerberechnungsmethode StrainLife durchgeführt werden, ohne die Strukturintegrität des Bauteils herabzusetzen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung der StrainLife Methode hinsichtlich eines Multiparameteransatzes, um insbesondere den Übergang vom LCF- zum HCF-Bereich besser zu beschreiben. Begleitet werden diese Arbeitspunkte von analytischen Untersuchungen zur Werkstoff- und Schädigungscharakterisierung.
Das Projekt "Teilprojekt: Komponentenversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Das Gesamtziel des Verbundprojekts, dessen erste Phase im November 2019 erfolgreich abgeschlossen wurde, ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Restlebensdauerbewertung von im Betrieb gealterten metallischen Kernkraftwerkskomponenten. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund von mechanischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen verändern können. Die Auswirkungen solcher Einflüsse werden derzeit bei der Komponentenauslegung in Ermangelung weiterer Informationen pauschal über Sicherheitsfaktoren abgedeckt, wodurch die Beurteilung von Komponenten und Systemen vor dem Hintergrund variabler Betriebsbeanspruchungen erschwert wird. Ein Mehr an qualifizierten Informationen kann bei gleichbleibender Sicherheit einen flexibleren Umgang mit betroffenen Komponenten hinsichtlich deren Einsatzdauer ermöglichen. Die Zielsetzung der MPA Stuttgart liegt in der Integration und Anwendung zerstörungsfreier Messmethoden am FSI-Kreislauf und die damit verbundenen Möglichkeiten zur Bewertung von Ermüdungszuständen bzw. Ermüdungsschäden. Es sollen anhand von experimentellen Untersuchungen und den darin neu gewonnenen Erkenntnissen aktuelle Integritätsbewertungen und Berechnungsmethoden von Komponenten geprüft und eventuell erweitert werden. Des weiteren soll durch dieses Projekt die Forschungsarbeit der MPA Stuttgart am FSI-Kreislauf weiter auf einem international relevanten Niveau gehalten werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anlagenkonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UAS Meßtechnik GmbH durchgeführt. Der vorgenannte technoökonomische Ansatz erfordert koordinierte parallele Arbeiten, um neuartige Designkonzepte für die Hauptkomponenten des Systems zu erarbeiten und deren Zusammenwirken im System zu optimieren. Ziel ist es dabei mit einem Clausius-Rankine-System die technischen als auch die wirtschaftlichen Anforderungen von KWK-Systembetreibern und Systeminvestoren zu erreichen oder zu übertreffen. Im Einzelnen lauten die Konzeptrichtlinien: - Kompakte Bauweise: Größe und Gewicht der Komponenten haben einen großen Einfluss auf Kosten, Wirkungsgrad und auf die Reaktionszeit, - Skalierbarkeit: mehr gleichartige Teile ermöglichen höhere Stückzahlen, damit können geringere Produktionsinvestitionen und -kosten erwartet werden. - Zuverlässigkeit und minimaler Wartungsaufwand: die Marktdurchdringung hängt entscheidend von der Investitionssicherheit ab und weniger von 'Effizienzrekorden'.
Das Projekt "Teilvorhaben: Dampferzeuger Konzeptentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TheSys GmbH durchgeführt. Der vorgenannte technoökonomische Ansatz erfordert koordinierte parallele Arbeiten, um neuartige Designkonzepte für die Hauptkomponenten des Systems zu erarbeiten und deren Zusammenwirken im System zu optimieren. Ziel ist es dabei mit einem Clausius-Rankine-System die technischen als auch die wirtschaftlichen Anforderungen von KWK-Systembetreibern und Systeminvestoren zu erreichen oder zu übertreffen. Im Einzelnen lauten die Konzeptrichtlinien: - Kompakte Bauweise: Größe und Gewicht der Komponenten haben einen großen Einfluss auf Kosten, Wirkungsgrad und auf die Reaktionszeit, - Skalierbarkeit: mehr gleichartige Teile ermöglichen höhere Stückzahlen, damit können geringere Produktionsinvestitionen und -kosten erwartet werden. - Zuverlässigkeit und minimaler Wartungsaufwand: die Marktdurchdringung hängt entscheidend von der Investitionssicherheit ab und weniger von 'Effizienzrekorden'.
Das Projekt "Teilvorhaben: Dampferzeuger Apparateentwicklung / Heat Recovery Steam Generator (HRSG) design development" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aprovis Energy Systems GmbH durchgeführt. Der vorgenannte technoökonomische Ansatz erfordert koordinierte parallele Arbeiten, um neuartige Designkonzepte für die Hauptkomponenten des Systems zu erarbeiten und deren Zusammenwirken im System zu optimieren. Ziel ist es dabei mit einem Clausius-Rankine-System die technischen als auch die wirtschaftlichen Anforderungen von KWK-Systembetreibern und Systeminvestoren zu erreichen oder zu übertreffen. Im Einzelnen lauten die Konzeptrichtlinien: - Kompakte Bauweise: Größe und Gewicht der Komponenten haben einen großen Einfluss auf Kosten, Wirkungsgrad und auf die Reaktionszeit, - Skalierbarkeit: mehr gleichartige Teile ermöglichen höhere Stückzahlen, damit können geringere Produktionsinvestitionen und -kosten erwartet werden. - Zuverlässigkeit und minimaler Wartungsaufwand: die Marktdurchdringung hängt entscheidend von der Investitionssicherheit ab und weniger von 'Effizienzrekorden'.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm - Kompetenzzentrum Energietechnik durchgeführt. Der geplante Ansatz erfordert koordinierte parallele Arbeiten, um neuartige Designkonzepte für die Hauptkomponenten des Systems zu erarbeiten und deren Zusammenwirken im System zu optimieren. Ziel ist es dabei, mit einem Clausius-Rankine-System die technischen als auch die wirtschaftlichen Anforderungen von KWK-Systembetreibern und Systeminvestoren zu erreichen oder zu übertreffen. Im Einzelnen lauten die Konzeptrichtlinien: - Kompakte Bauweise: Größe und Gewicht der Komponenten haben einen großen Einfluss auf Kosten, Wirkungsgrad und auf die Reaktionszeit, - Skalierbarkeit: mehr gleichartige Teile ermöglichen höhere Stückzahlen, damit können geringere Produktionsinvestitionen und -kosten erwartet werden. - Zuverlässigkeit und minimaler Wartungsaufwand: die Marktdurchdringung hängt entscheidend von der Investitionssicherheit ab und weniger von 'Effizienzrekorden'.
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