Bodenversalzung, also eine übermäßige Anhäufung von löslichen Salzen im Boden, hat schädliche Auswirkungen auf Pflanzen, Tiere & die menschliche Gesundheit. Sie ist eine der Hauptbedrohungen für Bodenfruchtbarkeit & -stabilität und die biologische Vielfalt des Bodens und führt zu unerwünschten Veränderungen der physikalischen, chemischen & biologischen Bodenfunktionen. Abgesehen vom Boden, hat sie erhebliche Effekte auf andere Prozesse z.B. die Haltbarkeit von Baumaterialien, die Lebensdauer von Straßenbelägen und die CO2-Sequestrierung. Die Salzwasserverdunstung wird von den Transporteigenschaften des porösen Mediums, den äußeren Bedingungen (z. B. Wind, Umgebungstemperatur & relative Luftfeuchtigkeit), den Eigenschaften der verdunstenden Lösung und der Salzkristallisation beeinflusst. Während der Wasserverdunstung wird die gelöste Substanz durch kapillarinduzierte Flüssigkeitsströmung von der feuchten Zone am Boden zur Verdunstungsoberfläche transportiert. Dabei tendiert die Diffusion dazu, den gelösten Stoff homogen über die gesamte Domäne zu verteilen. Die Konkurrenz zwischen Aufwärtsadvektion und Diffusionstransport bestimmt die Verteilung der gelösten Stoffe im gesamten Boden. Wenn die Advektion die Diffusion dominiert, wird der gelöste Stoff meist in Oberflächennähe abgelagert, was zu einem allmählichen Konzentrationsanstieg führt. Bei klarer Überschreitung der Löslichkeitsgrenze, kommt es zur Ausfällung von Kristallen an der Bodenoberfläche. Die Oberflächenkristalle bilden komplexe Strukturen, die die für die Verdunstung verfügbare Fläche erheblich vergrößern können. Wie genau das Vorhandensein des sich verdunstungsbedingt bildenden porösen kristallisierten Salzes an der Oberfläche die Verdunstungswasserverluste aus dem Boden unter verschiedenen Bedingungen beeinflusst, ist nur unzureichend verstanden. Genaue Informationen über die komplexe Kopplung zwischen Strömungs- & Transportprozessen in porösen Medien und dem sich entwickelnden kristallisierten Salz an der Oberfläche sind für eine genaue Prognose der Wasserverdunstung aus dem Boden erforderlich, da unsere Beschreibung dieses Prozesses sonst auf die Anpassung von Parametern reagieren würde. Ohne dieses Wissen kann man die Wasserverfügbarkeit und die Verdunstung von der Bodenoberfläche deutlich unter- oder überschätzen, was verschiedene hydrologische Prozesse beeinflusst. Wir planen eine umfassende multiskalige, numerische & experimentelle Untersuchung, um die Auswirkungen des verdunstungsgetriebenen kristallisierten Salzes an der Oberfläche auf die verdunstenden Wasserverluste aus porösen Medien zu quantifizieren und werden die modernsten numerischen & experimentellen Werkzeuge wie Molekulardynamiksimulationen, Porennetzwerk- & Kontinuumsskalenmodellierung, Synchrotron-Röntgenmikrotomographie und maßgeschneiderte Laborexperimente einsetzen. Dies ermöglichet uns, die Salzwasserverdunstung genau zu beschreiben und die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre zu quantifizieren.
Senior Flexonics GmbH, die Winkler AG und das DLR e.V. arbeiten an der Weiterentwicklung der flexiblen Rohrverbinder (Rotation and Expansion Performance Assembly, REPA) für Parabolrinnen-Solarkollektoren für die Wärmeträgerfluide Salzschmelze und Thermoöl. Im Zentrum dieses Verbundvorhabens stehen neben der Technologie-Entwicklung die Test- und Prüfverfahren einschließlich der Standardisierung von Testmethoden für diesen relevanten Exportartikel für das Solarfeld. Ziele des Vorhabens sind die Erhöhung der Lebensdauer bei gleichzeitiger Verringerung des Betriebs- und Wartungsaufwands dieser oft kritischen Schlüsselkomponente. Das Projekt wird von CIEMAT-PSA als assoziiertem Partner durch Beiträge für die Tests unterstützt. Bereits beim heutigen Stand der Technik für Parabolrinnen-Kraftwerke mit Thermoöl als Wärmeträger stellen die REPAs mit Dichtungen eine besondere Herausforderung dar. Beim Einsatz von Salzschmelze als Wärmeträgerfluid im Solarfeld steigen mit der Betriebstemperatur die Anforderungen. Andere Lösungen sind zu entwickeln. Zum Befüllen des Kollektorfelds und gegen lokales Erstarren von Salz während Betriebsunterbrechungen ist eine Beheizung unverzichtbar. Aktuelle Technologien zur Beheizung sind nicht genügend flexibel und witterungsbeständig oder sind zu teuer. Eine innovative Beheizungslösung wird entwickelt, deren Materialien und Aufbau den zyklischen Belastungen bei hohen Temperaturen standhalten und die als Gesamtkomponente wartungsfrei ist. Es werden innovative Komplettlösungen aus Ringwellschlauch mit Beheizung materialtechnisch entwickelt und getestet. Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit werden im Vergleich zum Stand der Technik gesteigert. Qualifiziert werden die Prototypen im REPA-Prüfstand (PSA) zuerst mit Thermoöl und später mit Salzschmelze.
Veranlassung Die aktuellen, trockenen Jahre haben gezeigt, dass an den Bundeswasserstraßen im Binnenland und den Ästuaren in Zeiten des Klimawandels wieder vermehrt mit Eutrophierungs-Phänomenen zu rechnen ist. Das Fischsterben in der Oder, ausgelöst durch das verstärkte Wachstum der Alge Prymnesium parvum und der von ihr gebildeten Toxine, die mittlerweile regelmäßig auftretenden Cyanobakterienblüten an der Mosel oder auch die wieder verstärkt auftretende Sauerstoffproblematik in vielen Fließgewässern wie z. B. der Elbe sind die prominentesten Beispiele dieser Entwicklung (Abb. 1). Nicht nur in den Medien, der Öffentlichkeit und in der nationalen und internationalen Politik, auch bei den verwaltenden Behörden wie den Landesämtern oder der Wasserstraßen und Schifffahrtsverwaltung des Bundes erregt dieses Thema große Aufmerksamkeit und Besorgnis. Eutrophierung ist eines der zentralen Wasserqualitätsprobleme, die in der Nationalen Wasserstrategie der Bundesregierung benannt werden. Ihre Vermeidung, insbesondere im Ästuar- und Küstenbereich, ist „Vision“ der Nationalen Wasserstrategie und entspricht dem nationalen Umweltziel 1 aus der Umsetzung der Europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie. Die Gründe für diese Eutrophierungsphänomene liegen in den ungewöhnlich langen, trockenen und warmen Wetterperioden in den Frühjahrs- und Sommermonaten der vergangenen Jahre. Diese führen nicht nur zu einem Anstieg der Wassertemperatur und ausreichender Lichtverfügbarkeit, auch der Abfluss in den Bundeswasserstraßen nimmt ab, während die Aufenthaltszeit des Wassers gerade in staugeregelten Bereichen ansteigt. All diese Faktoren sind wachstumsfördernd für Algen und Cyanobakterien. Durch den geringen Abfluss werden zudem eingeleitete Substanzen nicht mehr ausreichend verdünnt. Im Falle der Oder führten durch den Bergbau eingeleitete Salze erst dazu, dass die Brackwasseralge Prymnesium parvum ein ideales Habitat vorfand. Es besteht daher starker Bedarf, solche Kipppunkte von Gewässern frühzeitig zu erkennen und über ein Monitoringprogramm im Krisenfall die Handlungsfähigkeit der zuständigen Behörden zu verbessern. Dazu ist es zunächst notwendig, das Potenzial der Bundeswasserstraßen für die Massenentwicklung von schädlichen Algen und Cyanobakterien zu evaluieren und damit zu klären, an welchen Bundeswasserstraßen das Risiko für schädliche Algenblüten besteht. Es gibt verschiedene Algen, andere Protisten und Cyanobakterien, die das Potenzial schädlicher Auswirkungen auf das Ökosystem und die menschliche Gesundheit haben. Die Nischen oder Habitate, in denen diese Arten vorkommen sind zwar begrenzt, es ist jedoch nachgewiesen, dass durch den Menschen verursachte Phänomene (Klimawandel, Einleitung von Nährstoffen und Salzen) die Ausbreitung schädlicher Algen befördern und es dadurch zu massenhaften Entwicklungen dieser kommt. Es ist nicht bekannt, in welchen der Bundeswasserstraßen mögliche Habitate für diese schädlichen Organismen derzeit bestehen oder auch in Zukunft unter einem Klimawandelszenario entstehen könnten. Diese Lücke soll in diesem Projekt geschlossen werden. Ziele - Identifizierung der TOP10 HABs (engl. „Harmful Algae Blooms“ = schädliche Algenblüten), also der 10 Arten, die am wahrscheinlichsten in großen Fließgewässern eine schädliche Algenblüte bilden und Charakterisierung ihrer Umweltanforderungen - Erstellung und Veröffentlichung von Steckbriefen der TOP10 HABs - Zusammenstellung von Umweltdaten für eine Risikoanalyse schädlicher Phytoplankton-Massenentwicklungen - Analyse des trophischen Potenzials der Bundeswasserstraßen, d. h. der theoretischen Möglichkeit für eine Phytoplankton-Massenentwicklung in den Bundeswasserstraßen.
In Folge des globalen Klimawandels hat sich die Meereisdecke in der Arktis dramatisch verändert. Im derzeitigen Zustand spielt die arktische Eisdecke eine wichtige Rolle; so schirmt sie das Oberflächenwasser, die sogenannte arktische Halokline (Salzgehaltsschichtung), von der Erwärmung durch die sommerliche Sonneneinstrahlung ab. Zudem wird die Halokline durch die Salze, welches beim Gefrierprozess des Meerwassers aus der Kristallstruktur austritt, gebildet und stabilisiert. Gleichzeitig wirkt die Halokline als Barriere zwischen der Eisdecke und dem darunter liegenden warmen atlantischen Wasser und trägt so zum Erhalt der arktischen Meereisdecke bei. Dieses Gleichgewicht ist nun durch die insgesamt wesentlich dünnere arktische Meereisdecke und ihre verringerte sommerliche Ausdehnung gestört. Im Meerwasser sind zudem Gase und biogeochemisch wichtige Spurenstoffen enthalten. Diese werden durch die Gefrierprozesse eingeschlossen, beeinflusst und wieder ausgestoßen. So beeinflusst die Meereisdecke die Gas- und Stoffflüsse zwischen Atmosphäre, Eis und oberer Wasserschicht. Durch die Eisbewegung findet außerdem ein Transport statt z.B. in der sogenannten Transpolarendrift von den sibirischen Schelfgebieten, über den Nordpol, südwärts bis ins europäische Nordmeer. Nun wird mit den weitreichenden Veränderungen des globalen und arktischen Klimawandels bereits von der „neuen Arktis“ gesprochen, da angenommen wird, dass sich die Arktis bereits in einem neuen Funktionsmodus befindet. Dabei ist jedoch weitgehend unbekannt wie dieses neue System funktioniert, sich weiterentwickelt und wie sich dies auf die Eisbildungsprozesse und damit die Stabilität der Halokline und die damit verbundenen Gas- und Stoffflüsse auswirkt. Für solche Untersuchungen werden über den Jahresverlauf Proben der oberen Wassersäule und der Eisdecke benötigt. Ermöglicht wird dies durch die wissenschaftliche Initiative MOSAiC. Mithilfe der stabilen Isotope des Wassers (?18O und ?D) aus dem Eis und der Wassersäule kann Rückschlüsse auf die Herkunftswässer und den Gefrierprozess gezogen werden und diese Ergebnisse sollen in direkten Zusammenhang mit Gas- und biogeochemischen Stoffuntersuchungen (aus Partnerprojekten) gesetzt werden. Dabei können z.B. Stürme, Schmelzprozesse, Schneebedeckung, Teichbildung und Alterungseffekte des Eises eine Rolle spielen. Untersucht wird parallel die Veränderung der Wassersäule welche z.B. durch Wärmetransport, wiederum die Eisdecke beeinflussen kann.Diese prozessorientierten Untersuchungen der saisonalen Eisbildungsprozesse in Eis und Wassersäule der zentralen Arktis, werden einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Stabilität der arktischen Halokline und der arktischen Gas- und Stoffflüsse liefern. Da sich die Gase und Stoffe nicht-konservativ verhalten, während die Isotope im Gefrierprozess konservativ sind, erwarten wir aus der Diskrepanz wiederum wichtige Informationen z. B. über wiederholtes Einfrieren von Süßwasserbeimengungen ableiten zu können.
Die Verwendung von Salzschmelzen als Wärmespeicher und Wärmeträgermedium in CSP-Kraftwerken bietet das Potenzial für höhere Betriebstemperaturen im Solarfeld, bringt aber auch technische Herausforderungen mit sich. Das ADVIAMOS-Konsortium konzentriert sich auf salzschmelzenspezifische Aspekte beim Betrieb von Parabolrinnen- und Zentralreceiver-Anlagen mit dem Ziel, die Betriebs- und Wartungsabläufe zu verbessern und damit die Kosten zu senken. Die Partner verfolgen einen mehrstufigen Ansatz, der von Aspekten der Materialien und Komponenten bis hin zur Systemebene reicht. BrightSource und Solarlite, zwei weltweit führende Anbieter von kommerziellen CSP-Systemen, bringen ihre Erfahrungen bei der Entwicklung, der Installation und dem Betrieb von Solarturm- bzw. Parabolrinnen-CSP-Anlagen ein. BrightSource wird spezielle Beschichtungsmuster zur Verfügung stellen, die in den vom DLR in Auftrag gegebenen Power Towers verwendet werden, und steht beratend zur Seite. Zusammen mit Ductolux, die den Bereich der Prozesssteuerung abdeckt, und Steinmueller Engineering, die ihr Know-how über maßgeschneiderte Dampferzeugungssysteme einbringen, deckt das Konsortium alle Aspekte des industriellen Betriebs von CSP mit Salzschmelze ab. Die Industriepartner schließen sich mit zwei Universitäten, der Universität von Extremadura und der Universität Complutense de Madrid, und einer großen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, dem DLR, zusammen, die über komplementäres Know-how zu den Grundlagen und Technologien der Salzschmelze verfügen. Gemeinsam mit der Universität von Évora verwaltet und betreibt das DLR die Évora Molten Salt Platform (EMSP). Diese einzigartige Konstellation ermöglicht es den Projektpartnern, gemeinsam entscheidende Aspekte beim Betrieb von CSP-Systemen auf der Basis von Salzschmelze anzugehen, von Materialaspekten wie Salzdegradation und Korrosion bis hin zu Aspekten auf Systemebene wie verbesserte Prozesskontrolle und Automatisierung.
Für den im Gesamtprojekt geplanten schwimmenden Wasserstofferzeuger mit Speicherung des Wasserstoffs in LOHC wird untersucht welchen Einfluss die Wellenbewegungen bzw. die Bewegung der Plattform auf das Betriebsverhalten des Hydrierreaktors hat. Dazu wird ein vereinfachter Labor-Hydrierreaktor auf einer maschinell schwenkbaren Plattform aufgebaut, betrieben und auf seine Leistungsfähigkeit und die Stabilität des Betriebsverhaltens hin untersucht. Sollten sich negative Einflüsse der Bewegung auf die Leistungsfähigkeit und Betriebsstabilität ergeben werden strömungsregulierende Einbauten in den Reaktor auf ihre Wirksamkeit untersucht. Weiterhin wird der Einfluss von Verunreinigungen im LOHC, wie sie unter Offshore-Bedingungen zu erwarten sind, untersucht. Die zu betrachtenden Verunreinigungen sind im wesentlichen Wasser und Natriumchlorid, die durch Verschleppungen beim Transport und Umschlag des LOHC auf See in das System gelangen können. Es wird sowohl der Einfluss der Verunreinigungen auf die Leistungsfähigkeit des verwendeten Katalysators als auch auf die mögliche Bildung von Nebenprodukten untersucht. Diese Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit den Arbeitspaketen zur Simulation der Fluiddynamik im Reaktor und zur Bewegung der Plattform durchgeführt. In weiteren Arbeitspaketen wird anhand der zu erzielenden Leistung der Gesamtanlage die Kennzahlen des LOHC-Anlagenteils ermittelt und eine Grobauslegung des Hydrierreaktors durchgeführt. Des Weiteren wird die LOHC-Anlage in die Gesamtanlage integriert, ganz besonders soll hierbei die anfallende Wärmeleistung des Hydrierreaktors zum Betrieb der Gesamtanlage genutzt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Anlagenplanung ein, die letztlich in das finale Design eines 5 MW-Prototypen mündet.
Die Verwendung von Salzschmelzen als Wärmespeicher und Wärmeträgermedium in CSP-Kraftwerken bietet das Potenzial für höhere Betriebstemperaturen im Solarfeld, bringt aber auch technische Herausforderungen mit sich. Das ADVIAMOS-Konsortium konzentriert sich auf salzschmelzenspezifische Aspekte beim Betrieb von Parabolrinnen- und Zentralreceiver-Anlagen mit dem Ziel, die Betriebs- und Wartungsabläufe zu verbessern und damit die Kosten zu senken. Die Partner verfolgen einen mehrstufigen Ansatz, der von Aspekten der Materialien und Komponenten bis hin zur Systemebene reicht. BrightSource und Solarlite, zwei weltweit führende Anbieter von kommerziellen CSP-Systemen, bringen ihre Erfahrungen bei der Entwicklung, der Installation und dem Betrieb von Solarturm- bzw. Parabolrinnen-CSP-Anlagen ein. BrightSource wird spezielle Beschichtungsmuster zur Verfügung stellen, die in den vom DLR in Auftrag gegebenen Power Towers verwendet werden, und steht beratend zur Seite. Zusammen mit Ductolux, die den Bereich der Prozesssteuerung abdeckt, und Steinmueller Engineering, die ihr Know-how über maßgeschneiderte Dampferzeugungssysteme einbringen, deckt das Konsortium alle Aspekte des industriellen Betriebs von CSP mit Salzschmelze ab. Die Industriepartner schließen sich mit zwei Universitäten, der Universität von Extremadura und der Universität Complutense de Madrid, und einer großen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, dem DLR, zusammen, die über komplementäres Know-how zu den Grundlagen und Technologien der Salzschmelze verfügen. Gemeinsam mit der Universität von Évora verwaltet und betreibt das DLR die Évora Molten Salt Platform (EMSP). Diese einzigartige Konstellation ermöglicht es den Projektpartnern, gemeinsam entscheidende Aspekte beim Betrieb von CSP-Systemen auf der Basis von Salzschmelze anzugehen, von Materialaspekten wie Salzdegradation und Korrosion bis hin zu Aspekten auf Systemebene wie verbesserte Prozesskontrolle und Automatisierung.
Die Verwendung von Salzschmelzen als Wärmespeicher und Wärmeträgermedium in CSP-Kraftwerken bietet das Potenzial für höhere Betriebstemperaturen im Solarfeld, bringt aber auch technische Herausforderungen mit sich. Das ADVIAMOS-Konsortium konzentriert sich auf salzschmelzenspezifische Aspekte beim Betrieb von Parabolrinnen- und Zentralreceiver-Anlagen mit dem Ziel, die Betriebs- und Wartungsabläufe zu verbessern und damit die Kosten zu senken. Die Partner verfolgen einen mehrstufigen Ansatz, der von Aspekten der Materialien und Komponenten bis hin zur Systemebene reicht. BrightSource und Solarlite, zwei weltweit führende Anbieter von kommerziellen CSP-Systemen, bringen ihre Erfahrungen bei der Entwicklung, der Installation und dem Betrieb von Solarturm- bzw. Parabolrinnen-CSP-Anlagen ein. BrightSource wird spezielle Beschichtungsmuster zur Verfügung stellen, die in den vom DLR in Auftrag gegebenen Power Towers verwendet werden, und steht beratend zur Seite. Zusammen mit Ductolux, die den Bereich der Prozesssteuerung abdeckt, und Steinmueller Engineering, die ihr Know-how über maßgeschneiderte Dampferzeugungssysteme einbringen, deckt das Konsortium alle Aspekte des industriellen Betriebs von CSP mit Salzschmelze ab. Die Industriepartner schließen sich mit zwei Universitäten, der Universität von Extremadura und der Universität Complutense de Madrid, und einer großen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, dem DLR, zusammen, die über komplementäres Know-how zu den Grundlagen und Technologien der Salzschmelze verfügen. Gemeinsam mit der Universität von Évora verwaltet und betreibt das DLR die Évora Molten Salt Platform (EMSP). Diese einzigartige Konstellation ermöglicht es den Projektpartnern, gemeinsam entscheidende Aspekte beim Betrieb von CSP-Systemen auf der Basis von Salzschmelze anzugehen, von Materialaspekten wie Salzdegradation und Korrosion bis hin zu Aspekten auf Systemebene wie verbesserte Prozesskontrolle und Automatisierung.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 182 |
| Land | 11 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 3 |
| Förderprogramm | 136 |
| Gesetzestext | 3 |
| Text | 45 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 18 |
| offen | 139 |
| unbekannt | 33 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 187 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 34 |
| Datei | 36 |
| Dokument | 40 |
| Keine | 119 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 32 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 136 |
| Lebewesen und Lebensräume | 135 |
| Luft | 104 |
| Mensch und Umwelt | 190 |
| Wasser | 130 |
| Weitere | 175 |