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Schwerpunktprogramm (SPP) 2017: Gebirgsbildungsprozesse in 4-Dimensionen (4D-MB), Ozeanbodenseismologie und Tektonik in der Ligurischen See (LOBSTER)

Das Ziel des hier vorgeschlagenen LOBSTER Projektes im Rahmen des SPP 4D-MB umfasst zum einen den Einsatz eines deutsch-französischen Netzwerkes von Ozeanbodenseismometern (OBS) in der Ligurischen See als marine Komponente des seismischen Netzwerkes von AlpArray und zum anderen die Bereitstellung von korrigierten und prozessierten marinen seismologischen Daten, die kompatibel mit den Landdaten sind. AlpArray ist eine europäische Initiative mit dem Ziel, ein enges Netzwerk an Breitbandstationen im alpinen Orogen einzusetzen, um Untergrundstrukturen in hoher Auflösung abzubilden. Die marine Komponente von AlpArray und SPP 4D-MB umfasst den Einsatz von 33 Breitbandstationen aus Frankreich und Deutschland in der Ligurischen See. Der Einsatz der deutschen Stationen wird hier beantragt. Dahingehend haben die französischen Kollegen für 2017 Schiffszeit zum Ausbringen der Stationen sichern können, während in Deutschland zeitgleich ein Antrag auf Schiffszeit auf FS Merian/Meteor eingereicht und für 18 Tage Anfang 2018 bewilligt wurde. Damit können die Schiffszeiten für das Ausbringen und Bergen der Stationen zwischen den beiden Nationen geteilt werden. Die OBS-Daten sind essentiell für die Identifikation von Untergrundstrukturen im Übergang der westlichen Alpen zum Apennin und für unser Verständnis der dreidimensionalen Geometrie des tektonischen Systems. OBS-Geräte unterscheiden sind grundsätzlich von Landstationen aufgrund ihres maritimen Einsatzbereiches und somit gilt gleiches auch für die registrierten Daten. Die Hauptaufgabe im Rahmen von LOBSTER wird es daher sein, eine Kompatibilität zwischen den marinen Daten und den Landdaten herzustellen. Die kombinierte Analyse der beiden Datensätze im Rahmen von SPP 4D-MB setzt eine zeitnahe Korrektur und Bereitstellung des marinen Datensatzes voraus, so dass beide Datensätze zusammengeführt werden können. Die dafür notwendigen Bearbeitungsschritte sollen im Zeitraum zwischen den Ausfahrten aufgesetzt und vorbereitet werden. Um Kompatibilität zu erreichen, ist zunächst eine Zeitkorrektur notwendig. Ohne Verbindung zur Außenwelt ist eine Synchronisation z.B. mit GPS erst nach der Bergung möglich. Bis dahin entstandene Zeitfehler können durch Kreuzkorrelation des seismischen Umgebungsrauschens (ambient noise) behoben werden. Da OBS autark abgesetzt werden, ist ihre Orientierung am Meeresboden zunächst nicht bekannt und muss z.B. aus Messungen von Airgun-Schüssen ermittelt werden. Als letzten Bearbeitungsschritt im Projekt sehen wir eine Charakterisierung des Spektralverhaltens der OBS mit Hilfe von Wahrscheinlichkeitsdichte-Verteilungen der spektralen Leistungsdichte vor, um Aussagen über die Entstehung und Ausbreitung des seismischen Umgebungsrauschens in der Ligurischen See treffen zu können.

Reduzierung der Fertigungs- und Wartungskosten von Offshore Windenergieanlagen mittels Inline-Inspektion und maschineller Lernverfahren, Vorhaben: Entwicklung eines innovativen Ansatzes zur Inline-Inspektion und Analyse von Schweißverbindungen von Offshore Windenergieanlagen

Reduzierung der Fertigungs- und Wartungskosten von Offshore Windenergieanlagen mittels Inline-Inspektion und maschineller Lernverfahren, Vorhaben: Quantifizierung lokaler Einflussgrößen auf die Lebensdauer von Schweißverbindungen

Erfassung und Analyse von last-, logistik- und lebenslaufzeit-relevanten Daten von OWEA, Teilvorhaben: Messservice, Forschungsarchiv und Seegangsdatenzentrum

INSPIRE: The 1:5 Million International Geological Map of Europe and Adjacent Area (IGME5000-EU)

The IGME5000-EU (INSPIRE) represents the pre-quaternary bedrock geology (onshore and offshore) of the European map on a scale of 1:5,000,000. According to the Data Specification on Geology (D2.8.II.4_v3.0) the content of the geological map is stored in two INSPIRE-compliant GML files: IGME5000-EU_GeologicUnit.gml contains the geologic units and IGME5000-EU_GeologicStructure.gml comprises the faults. The GML files together with a Readme.txt file are provided in ZIP format (IGME5000-EU-INSPIRE.zip). The Readme.text file (German/English) contains detailed information on the GML files content. Data transformation was proceeded by using the INSPIRE Solution Pack for FME according to the INSPIRE requirements.

Anwendungsorientierte Sensordatenfusion für die In-Situ Rotorblatt-Strukturüberwachung, Teilvorhaben: Entwicklung der Radarsensorik

Mit dem 2019 ins Leben gerufenen europäischen Green Deal und den damit verbundenen nationalen Programmen wurde ein Maßnahmenpaket beschlossen, welches einen Transformationsprozess der europäischen Wirtschaft mit dem Ziel eines nachhaltigen und integrativen Wachstums vorsieht. In diesem Zusammenhang kommt der Energiegewinnung aus Windkraft eine herausragende Bedeutung zu. In Deutschland schlägt sich dies im Koalitionsvertrag der Bundesregierung nieder, in dem ambitionierte Ziele für den Ausbau der Windenergie sowohl onshore als auch offshore verfolgt werden. Um dem hohen Kostendruck in der elektrischen Energieerzeugung zu begegnen, wurden in der Windenergie in den letzten Jahren bereits große Erfolge erzielt und die Energieentstehungskosten konnten signifikant gesenkt werden. Bei Fortschreiten dieses Wegs kommt den Rotorblättern eine Schlüsselrolle zu, da sie die Windenergie in mechanisch nutzbare Energie überführen, mit rund 20% direkt zu den Anlagenkosten beitragen und die mechanischen Anlagenlasten signifikant beeinflussen. Für die optimierte Betriebsführung der Windenergieanlagen (WEA) sind jedoch neuartige Ansätze des 'Structural Health Monitorings (SHM)' erforderlich. Insbesondere bei der anwendungsorientierten Entwicklung solcher Systeme gibt es hohen Entwicklungsbedarf! IMST beteiligt sich am Verbundprojekt mit seinem Know-how im Bereich der Radarelektronik. Gemeinsam mit dem Partner TUHH wird ein bestehender Sensorknoten mit 60 GHz Radartechnik erweitert. Dazu gab es bereits Voruntersuchungen der Partner TUHH und GUF auf deren Basis der Radarsensor entwickelt wird. Die neue Antenne soll einen breiteren Beam ermöglichen, um mehr Fläche des Rotorblatts abzudecken. Ziel ist es, mit 4 Sensorknoten ein Rotorblatt zu erfassen. IMST entwickelt neben der Radarelektronik eine passende Antenne und ein Gehäuse, in dem alle elektrischen Komponenten des Sensorknotens eingebaut werden. Für einen Feldversuch in 3 WEAs wird IMST 44 Sensorknoten mit Radar aufbauen.

Geflügelte Geister der Ozeane: die globale räumliche Ökologie und Schutz der kleinsten und schwer erfassbaren Seevögel der Welt, der Sturmschwalben (Hydrobatidae & Oceanitidae), im Mittelmeer und im Nordostatlantik

Bei den globalen Veränderungen und deren Mitigation durch Umstellung auf erneuerbare Energiequellen (z. B. Offshore-Wind- und Solarparks) müssen nachteilige Auswirkungen auf die Lebensräume im Meer besser erkannt und vermieden werden. So hat die internationale Fischereipolitik in letzter Zeit der marinen Aquakultur Vorrang eingeräumt, um die globale Nahrungsmittel- und Ernährungssicherheit vieler Staaten zu gewährleisten, ohne deren tatsächliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt zu kennen. Das Verständnis der räumlichen Ökologie freilebender Tiere, einschließlich ihrer Verbreitung, Bewegungen und Wanderungen, ihrer Phänologie und ihrer Ernährung, führt zu einer besseren Bewirtschaftung und Erhaltung. So können beispielsweise Bemühungen zur Erhaltung wandernder Populationen, die sich ausschließlich auf Brutgebiete konzentrieren, diese Populationen nicht vor Bedrohungen entlang der Wanderrouten oder in Nicht-Brutgebieten schützen. Tierbewegungen und Wanderungen sind auch deshalb wichtig, weil sie das Verhalten, die Lebensweise und sogar die Anatomie vieler Arten beeinflussen. Darüber hinaus kann sich das Wander- und Ernährungsverhalten innerhalb und zwischen den Arten und Populationen unterscheiden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die auf jeder dieser Ebenen genutzten Routen und Nichtbrutgebiete zu ermitteln, zumal sie auch mit unterschiedlichen Bedrohungen verbunden sein können. Darüber hinaus kann die Untersuchung verschiedener Populationen auch dazu beitragen, zu verstehen, ob die räumliche Ökologie der Art durch genetischen und/oder Umweltvariablen bestimmt wird. Eine Möglichkeit, die Bewegungen und die Verteilung außerhalb der Fortpflanzungszeit bei wandernden Arten zu bestimmen, und zwar neuerdings auch bei den kleinsten Arten, ist der Einsatz von Geolokatoren auf Lichtniveau. Darüber hinaus können feinräumige Bewegungen mit dem kleinsten GPS-Gerät von nur 0,95 g verfolgt werden. Sturmschwalben (Familien Hydrobatidae und Oceanitidae) sind die kleinsten Seevögel und für die Forscher normalerweise nur zugänglich, wenn sie während der Brutzeit in den Kolonien an Land sind. Daher ist es besonders schwierig, sie außerhalb dieses Zeitraums zu untersuchen, wenn sie sich irgendwo auf dem Meer aufhalten und während dieser Zeit wandern und normalerweise ihr Gefieder mausern. Von den meisten Arten ist bekannt, dass sie sich während der Brutzeit bevorzugt von Ichthyoplankton und Zooplankton ernähren, und oft wird diese Beute zusammen mit einem relevanten Anteil an Mikroplastik verzehrt. Obwohl die Interaktion von Sturmschwalben mit anthropogenen Offshore-Aktivitäten teilweise untersucht wurde, zielt der vorliegende Vorschlag darauf ab, wichtige Erkenntnisse über die globale räumliche Ökologie dieser wenig erforschten Taxa zu sammeln und dazu beizutragen, Wissenslücken in Bezug auf die biologische Vielfalt der Meere und die anthropogenen Einflüsse auf sie entlang der europäischen Meere zu bewerten.

Energieforschungsplan EVUPLAN, Methodenentwicklung für ein Monitoring zur Witterungsbereinigung der EE- Stromerzeugung

Das Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (EEG) sieht unter §98 ein jährliches Monitoring zur Zielerreichung der festgelegten Ziele vor. Zu diesem Zwecke wird betrachtet, ob in dem jeweils vorangegangenen Kalenderjahr der Richtwert für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nach § 4a erreicht worden ist, und es wird die Ausbaugeschwindigkeit insbesondere unter Berücksichtigung der tatsächlichen Wetterbedingungen in dem vorangegangenen Kalenderjahr bewertet. Um dies überprüfen zu können, ist neben der Evaluation der umgesetzten Maßnahmen unter anderem auch eine nähere Untersuchung der witterungsbedingten Unsicherheiten der Strombereitstellung durch fluktuierende Quellen erforderlich. Dafür soll eine jährliche Quantifizierung der Witterungseffekte auf die EE-Stromerzeugung erfolgen. Durch Unterstützung des Projektes soll eine geeignete Methode zur Witterungsbereinigung von erneuerbarer Erzeugung (Windenergie (onshore), Windenergie (offshore), Photovoltaik (PV) und Wasserkraft) entwickelt werden. Das Vorhaben legt hierfür die energiemeteorologischen Grundlagen. Dabei soll ein besonderes Augenmerk auf die Nutzung öffentlich verfügbarer Daten gelegt und die Fortschreibbarkeit der Methodik durch das Umweltbundesamt ermöglicht werden. Das Vorhaben soll eine systematische Beschreibung der Witterungseffekte beinhalten. In dem Zusammenhang sollen auch mittel- bis langfristige Effekte des Klimawandels auf die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen diskutiert werden.

Mikrobielle Fe-Korrosion und mögliche Korrosionsschutzmaßnahmen im Monopile von Offshore-Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Beschichtungstechnologie für antimikrobiellen FE-Korrosionsschutz

Im Rahmen des Verbundprojektes 'MiCorFe' soll im Inneren von Offshore Monopiles die biomikrobielle Korrosion untersucht werden. Hierfür soll eine Beschichtungstechnologie für die Applikation von speziellen FE-Korrosionsschutz entwickelt werden, die sowohl in producto als auch in situ eingesetzt werden kann.

Controlled Cluster Wakes: Steuerung und Mitigation großskaliger Windparkeffekte, Teilvorhaben: Lidar-Messkampagne zur Erfassung von Nachläufen inner- und außerhalb eines Offshore Windparks und Abgleich mit Modellen

Das Gesamtziel des Vorhabens C²-Wakes ist es zu untersuchen, ob und wie sich beim geplanten Ausbau der Offshore-Windenergie großskalige Nachlaufeffekte reduzieren lassen und der Ertrag von Windparkclustern erhöhen werden kann. Diese geschieht zum einen durch die Durchführung einer umfangreichen Scanning-Lidar-Messkampagne zur Vermessung des Einflusses aktiver Nachlaufablenkung auf Windpark- und Cluster-Wakes. Zum anderen wird untersucht, welche Auswirkungen neuartige Windenergieanlagenkonzepte und optimierte Windparklayouts auf Cluster-Nachläufe haben und welche Regelungsansätze zur Reduktion der Windparkclustereffekte und damit zur Steigerung des Gesamtertrags von Windparkclustern beitragen können. Des Weiteren beschäftigt sich das Projekt auch mit der Fragestellung, welche Potenziale zur Erhöhung des Windparkertrags durch Beeinflussung des Global Blockage Effekts existieren. Aus den Ergebnissen werden im Anschluss Handlungsempfehlungen für Industrie und Behörden zur Reduktion von großskaligen Windparkeffekten gegeben. Mit diesen Zielen widmet sich das Projekt Fragestellungen mit erheblicher Relevanz für die effizientere und wirtschaftlichere Windenergienutzung auf See. Das Teilvorhaben fokussiert sich auf die Umsetzung einer Offshore Messkampagne in einem von RWE betriebenen Offshore Windpark in der Deutschen Nordsee und daran anknüpfende Untersuchung zu Aspekte der Planung und des Betriebs von Offshore Windparks. Bei den die Messkampagne begleiteten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten steht für RWE im Vordergrund, vorhandene In-House Modelle zu verbessern, indem diese sowohl mit gewonnen Messdaten aus der Messkampagne als auch mit Modellierungsergebnissen der Projektpartner unter Nutzung von aufwendigeren Modellen abgeglichen und angepasst werden.

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