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Verbesserung der Erfassung von Windlasten an WEA Systemprüfständen, Teilvorhaben: Entwicklung einer rechnerischen Echtzeitkompensation von Übersprecheffekten im Rahmen der Entwicklung eines neuartigen Messaufnehmers

Die Erfassung der Eingangslasten einer Windenergieanlage (WEA) ist im Feld nicht möglich und an WEA-Systemprüfständen aktuell nur unzureichend genau. Daher hat das Projekt ErWind als Ziel einen rotierenden Sensor für Systemprüfstände bis 6 MW zu entwickeln, der die Eingangs-lasten in allen sechs Freiheitsgraden erfassen kann. Da es sich bei dem Sensor um einen monolithischen Messkörper handelt, werden signifikante Übersprecheffekte erwartet, welche sich durch die Geometrie und Beklebung nicht ausreichend reduzieren lassen. Des Weiteren ist mit Störungen im Messsignal durch parasitäre Nebeneffekte zu rechnen. Um diese Übersprecheffekte und Störungen hinreichend zu reduzieren, entwickelt RENK eine rechnerische Echtzeitkompensation basierend auf Kennlinien und Kennlinienfeldern, welche automatisiert aufgenommen werden.

Scheitelbereichsindex (10 m Rasterdaten)

Der Scheitelbereichsindex stellt einen kombinierten Reliefparameter aus relativer Hangposition und Hangneigung dar. Er dient in erster Linie zur Ermittlung von Scheitelbereichen (relativ flachgründige Standorte). Als Nebeneffekt zeigen mittlere Werte des Scheitelbereichsindexes meist Hänge bzw. Verflachungen (z.B. Terrassen, Geestplatten) anMittlere bis hohe Werte weisen auf Talböden hin und sehr hohe Werte auf steile Hänge in relativer Tiefposition (z.B. Terrassenböschungen und steile Kerbtäler). Er wird mit folgender Formel berechnet: Scheitelbereichsindex = relHP + N wobei: relHP = Relative Hangposition (invertiert) N = Hangneigung (Neigungen > 60° -> = 60°, Exponent = 0.4, normiert auf 0.0 bis 1.0) Durch die Einbeziehung der Hangneigung wird der Reliefparameter relative Hangposition dahingehend modifiziert, dass Verflachungen in relativer Toplage des Reliefs sehr geringe Werte aufweisen und es am Übergang zu den Hängen zu einem meist abrupten Anstieg des Scheitelbereichsindexes kommt. Definition und Berechnungsverfahren: KÖTHE (2007), realisiert durch SAGA-Modul der scilands GmbH und SAGA-Modul "Grid Calculator".

Schwerpunktprogramm (SPP) 1689: Climate Engineering: Risiken, Herausforderungen, Möglichkeiten?, Modellvergleichende Analyse von CDR Methoden (CDR-MIA)

Die voranschreitenden, anthropogenen CO2-Emissionen verändern das Klima mit bedrohlichen, weit reichenden und irreversiblen Auswirkungen. Daher steigt das Interesse an sogenannten Carbon Dioxide Removal (CDR) Maßnahmen, um so zusätzlich zur Migration und Adaption, die Möglichkeit negativer Emissionen zu eröffnen. Die potenziellen positiven und negativen Auswirkungen durch CDR sind jedoch nicht ausreichend verstanden und quantifiziert. Das Hauptziel des Projektes ist die Analyse der Experimente aus der 1. Phase des Carbon Dioxide Removal Model Intercomparison Projects (CDR-MIP), um das Potenzial und die Risiken großskaliger CDR Methoden besser bewerten zu können. CDR-MIP ist eine neu gegründete Initiative, die eine Reihe von Erdsystemmodellen zusammenbringt, um CDR in einem einheitlichen Rahmen zu untersuchen. Die erste Projektphase, bestehend aus idealisierten Experimenten zu CO2 Entnahme aus der Atmosphäre, Aufforstung und Ozean-Alkalinisierung. Sie dient der Beantwortung folgender Kernfragen a) Reversibilität der Klimaänderung (z.B. zu heutige oder vorindustrielle CO2 Konzentration in der Atmosphäre) und b) potenzielle Wirksamkeit, Feedbacks, zeitlicher Rahmen und Nebenwirkungen unterschiedlicher CDR Maßnahmen. Die bisherige Arbeit diente der Entwicklung der Struktur des CDR-MIPs und weltweit haben sich einige Modellgruppen dazu bereit erklärt die entsprechenden Simulationen durchzuführen. Das Projekt beruht bislang auf freiwilliger Basis. Das macht eine schnelle Verarbeitung der Ergebnisse unwahrscheinlich. Folglich wird eine gezielte Förderung benötigt, um eine zeitnahe Analyse der Ergebnisse und deren öffentlichen Verbreitung zu gewährleisten. Die Analyseergebnisse sollen darüber hinaus die angenommenen Effektivität von CDR Technologien in den 'Integrated Assessment Model (IAM) - generierten Shared Socioeconomic Pathway (SSP) Szenarien informieren, welche die Forschung und Bewertung des Klimawandels unterstützen. Bislang werden bei in den IAM Simulation mit CDR keine Feedbacks des Kohlenstoffkreislaufes berücksichtigt. Eine Wissenslücke die wir schließen wollen. Wir schlagen vor die Ergebnisse aus CDR-MIP zu nutzen, um eine auf den Feedbacks im Kohlenstoffkreislaufes basierende Discount-Rate zu berechnen, die dann für die Kalibrierung der SSP Szenarien und erneuter Modellläufe in einem IAM genutzt werden kann. Zusätzlich werden neue Experimente erstellt und durchgeführt, um die Reaktion des Klimasystems auf die gleichzeitige Anwendung mehrerer CDR Methoden analysieren zu können. Die Kombination der Methoden basiert auf den gegebenen CDR-MIP Experimenten und beinhaltet z.B. eine Kombination von Aufforstung und der Ozean-Alkalinisierung. Anschließende Analysen ermöglichen den Vergleich der Wirksamkeit und Risiken kombinierter und einzelner CDR Methoden. Die Projektergebnisse würden eine umfassende Bewertung von CDR bieten, die allen Projekten innerhalb des SPP verfügbar gemacht und mit den Projektpartnern iterativ diskutiert werden.

Eignung hochdifferenzierter humaner Hepa-RG Hepatom-Zellen zur Vorhersage der Induktionswirkung von Stoffen auf den Fremdstoffmetabolismus

CO2-Entnahme durch Alkalinitätserhöhung - Potenzial, Nutzen und Risiken, Vorhaben: Potentielle Effekte benthischer Karbonatlösung auf das Ökosystem der Ostsee

Schwerpunktprogramm (SPP) 1689: Climate Engineering: Risiken, Herausforderungen, Möglichkeiten?, Klima-Engineering über Land: Umfassende Evaluierung von Auswirkungen terrestrischer Carbon-Dioxide-Removal-Methoden auf das Erdsystem (CE-LAND+)

Methoden des terrestrischen Carbon Dioxide Removal (tCDR) wie Aufforstung und Biomasseplantagen werden zuweilen als effektive, 'grüne' und sichere Varianten des Klimaengineering (CE) verstanden wegen ihrer Möglichkeit, die natürliche CO2-Aufnahme durch die Biosphäre zu erhöhen, und ihrer denkbaren ökonomischen Tragfähigkeit. Erkenntnisse aus der ersten Phase des CE-LAND-Projekts legen indes nahe, dass tCDR aufgrund schwieriger erdsystemischer und ethischer Fragen ebenso kontrovers wie andere CE-Methoden ist. CO2-Budgetierungen und rein ökonomische Bewertungen sind daher um profunde Analysen der natürlichen Begrenzungen, der Auswirkungen auf das Erdsystem mit damit verbundenen Unsicherheiten, der Tradeoffs mit anderen Land- und Wassernutzungen und der weitreichenden ethischen Implikationen von tCDR-Maßnahmen zu ergänzen. Analysen hypothetischer Szenarien der ersten Projektphase zeigen, dass effektives tCDR die Umwidmung großer Flächen voraussetzt, womit schwierige Abwägungsprozesse mit anderen Landnutzungen verbunden wären. Darüber hinaus zeigt sich, dass signifikante Nebenwirkungen im Klimasystem (außer der bezweckten Senkung der Weltmitteltemperatur) und in terrestrischen biogeochemischen Kreisläufen aufträten. CE-LAND+ bietet eine tiefergehende quantitative, räumlich explizite Evaluierung der nicht-ökonomischen Kosten einer Biosphärentransformation für tCDR. Potentielle Tradeoffs und Impakts wie auch die systematische Untersuchung von Unsicherheiten in ihrer Abschätzung werden mit zwei Vegetationsmodellen, einem Erdsystemmodell und, neu im Projekt, dynamischen Biodiversitätsmodellen analysiert. Konkret wird CE-LAND+ bisher kaum bilanzierte Tradeoffs untersuchen: einerseits zwischen der Maximierung der Flächennutzung für tCDR bzw. Biodiversitätsschutz, andererseits zwischen der Maximierung der Süßwasserverfügbarkeit für tCDR bzw. Nahrungsmittelproduktion sowie Flussökosysteme. Auch werden die (in)direkten Auswirkungen veränderten Klimas und tCDR-bedingter Landnutzungsänderungen auf Wasserknappheit (mit diversen Metriken und unter Annahme verschiedener Varianten des Wassermanagements) und Biodiversität quantifiziert. Die Tradeoffs und Impakts werden im Kontext von neben der Bekämpfung des Klimawandels formulierten globalen Nachhaltigkeitszielen - Biodiversitätsschutz, Wasser- und Ernährungssicherheit interpretiert - was sonst nicht im Schwerpunktprogramm vermittelt wird. Ferner wird das Projekt zu besserem Verständnis und besserer Quantifizierung von Unsicherheiten von tCDR-Effekten unter zukünftigem Klima beitragen. Hierzu untersucht es modellstrukturbedingte Unterschiede, Wachstum und Mortalität von tCDR-Pflanzungen unter wärmeren und CO2-reicheren Bedingungen und Wechselwirkungen zwischen tCDR-bezogenen Landnutzungsaktivitäten und Klima. Schließlich wird CE-LAND+ in Kooperationen innerhalb des Schwerpunktprogramms und mit einer repräsentativen Auswahl von Szenarien zur Evaluierung tCDR-bedingter Tradeoffs aus umweltethischer Sicht beitragen.

Synthese von biobasierten Acrylnitril als Monomer für Carbonfasern auf Multipurpose-Demonstrationsanlagen, Teilvorhaben: LCA von biobasierten Acrylnitril

Priority program (SPP) 1897: Calm, Smooth and Smart - Novel Approaches for Influencing Vibrations by Means of Deliberately Introduced Dissipation, Simulationsbasierter Entwurf hybrider Partikeldämpfer mit Anwendung auf flexible Mehrkörpersysteme

Partikeldämpfer sind einfach zu bauende passive Dämpfungselemente. Hierbei werden Behältnisse mit granularen Partikel befüllt und an die schwingende Struktur angebracht oder darin integriert. Aufgrund der Schwingungen werden die Partikel in Bewegung versetzt und durch Reib- und Stoßvorgängen zwischen den Partikeln wird Energie dissipiert. Dies sind nichtlineare Effekte die zu einem hoch nichtlinearen Verhalten der Partikeldämpfer führen können. Partikeldämpfer sind einfach anzuwenden, auch bei schon existierenden Maschinen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Dämpfer mindestens so effektiv wie andere Dämpfungsmethoden sein können. Die Mechanismen der Energiedissipation sind nicht auf eine einzelne Frequenz beschränkt sondern wirken über einen breiteren Frequenzbereich. Darüber hinaus sind Partikeldämpfer sehr anpassungsfähig, beispielsweise durch verschiedene Formen und Größen des Dämpferbehältnisses, der Anzahl der Partikel oder durch verschiedene Materialien. Die numerischen und experimentellen Analysen aus der ersten Projektphase haben gezeigt, dass der Großteil der dissipierten Energie durch Partikelstöße entsteht. Deshalb sollte die Stoßzahl so klein wie möglich sein, damit eine möglichst große Menge an Energie dissipiert. Um eine möglichst große Übertragung von kinetischer Energie der schwingenden Struktur auf die Partikel zu ermöglichen, sind schwere, metallische Partikel wie Stahl, Messing oder Wolfram zu bevorzugen. Für diese Materialien haben FE Simulationen gezeigt, dass die Stoßzahl für Partikel-Partikel Stöße recht hoch ist und somit die Menge an dissipierter Energie limitiert ist. Ein Weiterer großer Nachteil bei der Benutzung von metallischen Partikeln für Partikeldämpfer ist die Erzeugung von nicht unerheblichem Lärm durch die Partikelstöße. Es gibt bereits erste Versuche von Partikeldämpfern mit polymeren Granulaten. Allerdings wird aufgrund der geringeren Partikelmasse eine geringere Dämpfung der Struktur erzielt. Das Forschungsziel ist die Weiterentwicklung einer simulationsbasierten Entwicklungsmethode von verteilten Partikeldämpfern für die passive Schwingungsdämpfung von Leichtbaustrukturen und -maschinen. Dieses Projekt hat dabei das Ziel komplett neue hybride Partikeldämpfer zu entwickeln und zu bewerten. Dadurch werden weitere Freiheitsgrade bezüglich des Designs geschaffen, indem verschiedene Materialien verwendet werden und somit die Masse der Partikel und die Stoßzahl einzelner Partikelkollisionen teilweise entkoppelt voneinander sind. Hierbei sollte ein schweres metallisches Partikel mit einem viskoelastischen Material mit hoher Dämpfung gepaart werden. Durch diesen Ansatz entsteht eine komplett neue Designphilosophie, um kleine Partikeldämpfer zu erhalten, welche deutlich mehr Energie dissipieren als vergleichbare homogen Partikeldämpfer mit ähnlicher Masse. Als Nebeneffekt wird zudem erwartet, dass diese hybriden Partikeldämpfer deutlich geräuschärmer als die klassischen Partikeldämpfer sind.

Indikator: Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ umfasst alle Arten des Endenergieverbrauchs der Verbraucher inklusive Stroms, Fernwärme, Kraftstoffe und Brennstoffe für Wärmeerzeugung.</li><li>Im Rahmen der Ziele der aktualisierten EU-Erneuerbaren-Energien-Richtlinie (RED) wurde das deutsche Ziel auf 41 % im Jahr 2030 festgesetzt.</li><li>Um dieses Ziel zu erreichen, werden neue Maßnahmen und eine deutliche Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien in allen Sektoren notwendig.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Der Umstieg der Energieversorgung auf erneuerbare Energiequellen ist eine der wichtigsten Strategien im Kampf gegen die Klimakrise. Ein wichtiger Nebeneffekt: Deutschland kann sich mit erneuerbaren Energieträgern zu wesentlichen Teilen selbst versorgen. Der Ausbau erneuerbarer Energien senkt daher die Abhängigkeit von Rohstoffimporten.</p><p>In der öffentlichen Diskussion spielt vor allem die Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Dabei macht der Verbrauch von Kraftstoffen für den Verkehr und von Brennstoffen für die Wärmeerzeugung etwa 80 % des Endenergieverbrauchs aus. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ nach der Erneuerbaren-Richtlinie (RED) der EU bezieht alle Energieverbräuche der Letztverbraucher mit ein. Er beinhaltet neben dem ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ auch die Eigenverbräuche der Kraftwerke und die Leitungsverluste.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Der Anteil der Erneuerbaren am ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ stieg seit Beginn der Erhebung im Jahr 2004 deutlich an, wenn auch erheblich langsamer als der Anteil am Stromverbrauch (siehe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/indikator-anteil-erneuerbare-am">Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch</a>“).Grund dafür ist die deutlich langsamere Entwicklung der Umstellung auf Erneuerbare in den Sektoren Wärme und Kälte sowie Verkehr (siehe Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-fuer-fossile-erneuerbare-waerme">Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-energie-im-verkehr">Erneuerbare Energie im Verkehr</a>“).</p><p>Mit dem aktualisierten „<a href="https://energy.ec.europa.eu/system/files/2020-06/de_final_necp_main_de_0.pdf">Nationalen Energie- und Klimaplan</a>“ (NECP) hat sich Deutschland 2024 verpflichtet, den Anteil Erneuerbare Energien am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 41 % zu steigern. Vorher lag das Ziel noch bei 30 % wurde aber im Rahmen der kürzlich <a href="https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/renewable-energy-directive-targets-and-rules/renewable-energy-directive_de?etrans=de">überarbeiteten Erneuerbaren-Richtlinie der EU</a> angehoben. EU-weit soll der Anteil der Erneuerbaren am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 42,5 % und im Idealfall auf 45 % steigen. Alle EU-Ländern müssen je nach Ausgangslage deshalb ähnlich ambitionierte Ziele wie Deutschland erreichen. Bislang liegt die Entwicklung in Deutschland noch nicht auf Kurs. Um das Ziel zu erreichen muss der Umstieg auf erneuerbare Quellen deutlich beschleunigt werden.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ setzt die auf Basis erneuerbarer Energieträger genutzte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergie#alphabar">Endenergie</a>⁠ (beispielsweise erneuerbarer Strom, grüne Fernwärme und Biokraftstoffe) ins Verhältnis zum gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠. Der Bruttoendenergieverbrauch umfasst den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ der Letztverbraucher sowie die Übertragungsverluste und die Eigenverbräuche von Kraftwerken. Die verwendeten Daten werden von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen/arbeitsgruppe-erneuerbare-energien-statistik">Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik</a> (AGEE-Stat) und der <a href="https://www.ag-energiebilanzen.de/">Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen</a> (AGEB) bereitgestellt und nach verbindlichen Berechnungsmethoden der Erneuerbaren-Energien-Richtlinie aufbereitet.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie in dem Daten-Artikel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren">"Energieverbrauch nach Energieträgern, Sektoren und Anwendungen"</a>.<br></strong></p>

Kompensation strahleninduzierter Inflammation an der Mikrovaskulatur durch inflammationshemmende Substanzen, Teilprojekt A

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