s/ressourcenverfügbarkeit,/Ressourcenverfügbarkeit/gi
Die Diversität, Abundanz und Populationsdynamik von Bienen, Wespen und ihren Gegenspielern sollen auf 45 Streuobstwiesen unterschiedlicher Größe, Bewirtschaftung und Landschaftseinbindung über einen Zeitraum von 3 Jahren untersucht werden. Die Aufstellung von insgesamt 540 Nisthilfen für Bienen und Wespen und die jährliche Auswertung der angelegten Nester erlauben Aussagen zur Artenvielfalt und Häufigkeit sowie zur Populationsentwicklung der einzelnen Arten, zu stadienspezifischen Mortalitätsraten, zu Parasitierungsraten und zum Artenspektrum von Gegenspielern sowie dem resultierenden Reproduktionserfolg. Die Landschaftsstruktur wird in acht Radien von 250m bis 3000m um die Streuobstwiesen mit einem Geographischen Informationssystem (GIS) erfasst. Die Bedeutung der Habitatgröße und der Landschaftsstruktur auf unterschiedlichen räumlichen Skalen für die Populationsdynamik kann so getestet werden. Zur Bewertung der Habitatqualität wird der Baumbestand, der Totholzanteil, die Vegetationsstruktur und das Blütenangebot erfasst, um Aussagen zur relativen Bedeutung von Ressourcenverfügbarkeit (Nistmöglichkeiten und Pollenquellen) und Regulation durch Gegenspieler für die Populationsentwicklung auf den Streuobstwiesen zu erhalten. Die Analyse von Pollenproben ermöglicht Aussagen zur Ressourcennutzung und zur relativen Bedeutung der Streuobstwiesen und der umgebenden Landschaft als Nahrungsquelle. Detaillierte Auswertungen und Experimente mit Osmia rufa beinhalten die Entfernung der Gegenspieler an 15 Standorten, die Bestimmung von Kokongewichten und Geschlechterverhältnissen und die individuelle Markierung und Beobachtung schlüpfender Weibchen zur Ermittlung von Sammelzeiten und Ansiedlungsraten.
Insekten und Grasländer sind wegen ihrer großen Vielfalt, ihrer Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen und ihrer Bedeutung für zahlreiche Ökosystemfunktionen intensiv untersuchte ökologische Modelle. In den Biodiversitätsexploratorien und andernorts wurde ein erheblicher Rückgang der Insektenabundanz und -vielfalt dokumentiert und die Intensivierung der Landnutzung wurde als eine der wichtigsten Ursachen für den weltweiten Artenverlust ermittelt. Die Intensivierung der Grünlandbewirtschaftung führt nachweislich zu einer Verringerung der Abundanz und Vielfalt von Arthropoden, aber die Auswirkungen variieren je nach Landnutzungskomponente und untersuchter Arthropodengruppe. Ein mechanistisches Verständnis dieser Variabilität wird durch die fehlende räumliche und zeitliche Auflösung des Insektenmonitorings behindert, die aufgrund der Arbeitsintensität etablierter Monitoring-Methoden und durch die beschränkte Ressourcenverfügbarkeit bedingt ist. Daher sind neue Methoden für das Insektenmonitoring erforderlich, um die erforderlichen hochauflösenden Daten zu generieren und unser Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften zu verbessern. Digitales Monitoring auf der Grundlage von Fotos und KI-gestützter Bilderkennung sind vielversprechende Techniken, die dies ermöglichen. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, fliegende Insekten in den Grünlandflächen der Biodiversitätsexploratorien mit sehr hoher zeitlicher Auflösung zu dokumentieren. Wir werden verfügbare RGB-Kamera-Fallensysteme verwenden und Deep-Learning-Algorithmen entwickeln, um die Abundanz der Insekten, die Diversität von Morphogruppen und die Verteilung der Körpergrößen zu quantifizieren. Wir werden auf den vorhandenen Insektendaten aus den Biodiversitätsexploratorien aufbauen, um Trainingsdaten zu erhalten und die Leistung der KI-Bilderkennung zu überprüfen. Durch den Einsatz eines eingebetteten Sensorsystems mit mobiler Konnektivität zum Monitoren von Insekten wollen wir kontinuierliche in-situ-Messungen in den Grünlandflächen der drei Regionen der Biodiversitätsexploratorien vor, während und nach verschiedenen Landmanagementaktivitäten durchführen. Aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung unserer Daten können wir untersuchen, wie sich Landnutzungsaktivitäten auf die Dynamik und Stabilität der Insektengemeinschaften auswirken, indem wir den Referenzzustand, Störungseffekte und Erholungsphasen direkt quantifizieren. Wir werden zwischen demografischen Prozessen und (Wieder-)Besiedlungsprozessen als Reaktion auf Störungen durch die Landnutzung unterscheiden und dabei ausnutzen, dass demografische und verhaltensbasierten Prozesse auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen; z. B. ist die Wiederbesiedlung viel schneller als die Reproduktion. Durch die hier vorgeschlagene Forschung wird dieses Projekt die verfügbare Technologie für das Insektenmonitoring und das mechanistische Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften vorantreiben.
<p> <p>Ein Forschungsprojekt im Auftrag des Umweltbundesamt zur nachhaltigen Bioökonomie liefert zentrale Hinweise auf aus ökologischer Sicht besonders wichtige Aspekte, die bei der Transformation zur Bioökonomie beachtet bzw. kritisch begleitet werden müssen. Insbesondere die Konflikte zwischen Naturschutz und Ressourcennutzung, bedingt durch Nutzungskonkurrenz, gilt es stärker in den Blick zu nehmen.</p> </p><p>Ein Forschungsprojekt im Auftrag des Umweltbundesamt zur nachhaltigen Bioökonomie liefert zentrale Hinweise auf aus ökologischer Sicht besonders wichtige Aspekte, die bei der Transformation zur Bioökonomie beachtet bzw. kritisch begleitet werden müssen. Insbesondere die Konflikte zwischen Naturschutz und Ressourcennutzung, bedingt durch Nutzungskonkurrenz, gilt es stärker in den Blick zu nehmen.</p><p> <p>Der Wandel zur Bioökonomie ist ein wichtiger Pfeiler in der Nachhaltigkeitspolitik der Bundesregierung, denn Bioökonomie verknüpft die Politikfelder ländliche Räume, Land- und Forstwirtschaft und Rohstoffversorgung der Wirtschaft mit der politischen Agenda im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und der Ressourcenschutz, der Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit, der Fortführung der Energiewende sowie der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/kreislaufwirtschaft">Kreislaufwirtschaft</a>. Mit der <a href="https://www.bmleh.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Landwirtschaft/Nachwachsende-Rohstoffe/nationale-biooekonomiestrategie.pdf?__blob=publicationFile&v=2">Nationalen Bioökonomiestrategie</a> hat die Bundesregierung 2020 Leitlinien und Ziele ihrer Bioökonomiepolitik festgelegt und entsprechende Maßnahmen zu ihrer Umsetzung erarbeitet. Welche Wechselwirkungen, Synergien und Zielkonflikte es bei der weiteren Umsetzung und Fortentwicklung der Bioökonomie zu berücksichtigen gilt, hat das Forschungsvorhaben „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/wissenschaftliche-begleitung-des-umsetzungsplans">Wissenschaftliche Begleitung des Umsetzungsplans zur Nationalen Bioökonomiestrategie (FKZ 3721 31 1020)</a>“ im Auftrag des Umweltbundesamt untersucht. Dabei zeigte sich, dass vor allem die unterschiedlichen Wirkungen der Biomassenutzung auf verschiedene Umweltaspekte wie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/landnutzung">Landnutzung</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biodiversitaet">Biodiversität</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> gezielt in den Blick genommen werden müssen. </p> <p><strong>Status quo langfristig nicht tragfähig</strong></p> <p>Der aktuelle Stand der Biomassenutzung zeigt, dass landwirtschaftliche Flächen intensiver genutzt und Wälder stärker für die Holzproduktion herangezogen werden. Dies birgt das Risiko, die Belastungsgrenzen der Ökosysteme zu überschreiten und die Biodiversität zu beeinträchtigen. Um die langfristigen Auswirkungen der Bioökonomie zu prognostizieren analysiert die Studie verschiedene Szenarien für die Nutzung und Bereitstellung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> in Deutschland bis 2045. In jedem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/szenario">Szenario</a> wird der Flächenbedarf und die potenziellen Treibhausgasemissionen ermittelt, um die jeweiligen Auswirkungen auf das Klima und die Biodiversität zu bewerten, wobei verschiedene politische, gesellschaftliche und wirtschaftliche Faktoren Berücksichtigung finden. Zudem wird die nachhaltig verfügbare Biomasse in den Szenarien quantifiziert. Die Szenarien zeigen, dass das Biomassepotenzial in Deutschland begrenzt ist und langfristig wahrscheinlich nicht alle Bedarfe in einer wachsenden Bioökonomie decken kann. Zudem wird deutlich, dass die derzeitige Biomasseproduktion und -nutzung auf lange Sicht ökologisch nicht tragfähig ist. Die Konkurrenz um Landflächen ist dabei ein zentraler Konflikt, der die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nachhaltigkeit">Nachhaltigkeit</a> der Bioökonomie beeinträchtigen könnte. Eine nachhaltige Bioökonomie muss daher diesen Wettbewerb minimieren und die Ressourcenverfügbarkeit langfristig sicherstellen.</p> <p><strong>Priorisierung von nachhaltigen und umweltvorteilhaften Biomassenutzungspfaden</strong></p> <p>Wie die Szenarien-Analyse zeigt, sind Maßnahmen zur Veränderung der Produktion und eine gezielte Priorisierung der verschiedenen Biomassenutzungen unerlässlich, um die Umweltbelastung zu senken und die Nachhaltigkeitsziele der Bioökonomiepolitik zu erreichen. Hierfür wurde im Rahmen des Forschungsvorhaben ein Bewertungsmodell entwickelt, das auf einer Reihe von Nachhaltigkeitsindikatoren basiert, die die spezifischen Umweltauswirkungen und den Ressourcennutzen von Biomasse berücksichtigt. Dabei wurden Indikatoren in den Bereichen Material- und Rohstoffeffizienz, Klimaschutz, Substitutionspotenzial, Biodiversitätsschutz und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/oekosystemleistungen">Ökosystemleistungen</a>, menschliche Gesundheit und wirtschaftliche Nachhaltigkeit berücksichtigt. Aufbauend auf diesem Bewertungssystem entwickelt das Vorhaben ein Gesamtnutzungskonzept, das die verfügbaren Biomasseressourcen in einem kohärenten System strukturiert und sicherstellt, dass Biomasse effizient und nachhaltig genutzt wird. Die zentrale Idee dabei ist, Biomasseanwendungen zu priorisieren, die den größten Nutzen für Klima und Umwelt bieten. Hierzu legt das Konzept fest, in welcher Reihenfolge und zu welchem Zweck Biomasse eingesetzt werden sollte, um die höchsten Nachhaltigkeitseffekte zu erzielen. </p> <p><strong>Maßnahmen zur Förderung einer nachhaltigen Bioökonomie</strong></p> <p>Die Umsetzung von richtungssicheren Steuerungsmechanismen<strong> </strong>wird als entscheidend für die erfolgreiche Implementierung des Gesamtnutzungskonzepts betrachtet. Der Steuerungsmechanismus dient dazu, die Biomassenutzung entlang der definierten Prioritäten zu lenken und sicherzustellen, dass der Ressourceneinsatz den Nachhaltigkeitszielen entspricht. Hierfür werden im Forschungsvorhaben verschiedene regulatorische und finanzielle Maßnahmen diskutiert, die einen solchen Mechanismus unterstützen könnten: </p> <ul> <li>Rechtliche Instrumente könnten den Vorrang bestimmter Nutzungsarten vor anderen festlegen und auf eine Reduktion der energetischen Nutzung von Biomasse hinwirken. </li> <li>Subventionen und Förderprogramme könnten Unternehmen und Landwirte ermutigen, auf nachhaltigere Biomasseanwendungen umzustellen. Beispielsweise könnten steuerliche Vorteile oder Zuschüsse für Unternehmen gewährt werden, die auf stoffliche statt auf energetische Nutzung setzen. </li> <li>Die Einführung von Abgaben für bestimmte Biomassenutzungen (z. B. eine Steuer auf die energetische Nutzung) könnte ebenfalls als steuerndes Element wirken. Diese Abgaben könnten die Nachfrage in Richtung bevorzugter Anwendungen lenken und die wirtschaftliche Attraktivität umweltschonender Optionen erhöhen. </li> </ul> <p>Zusätzlich wird die zeitnahe Implementierung des in Entwicklung befindlichen Bioökonomiemonitoring-Systems<strong> </strong>angeraten, um die Fortschritte bei der Umsetzung der Ziele der Bioökonomiestrategie regelmäßig und richtungssicher zu bewerten. Neben Informationen zur Nutzung von Biomasseressourcen sollte das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> auch die Umweltwirkungen und den Beitrag zur Einhaltung der planetaren Grenzen messen und sicherstellen, dass die Umsetzung des Gesamtnutzungskonzepts erfolgreich verläuft.</p> </p><p>Informationen für...</p>
Organische Bodensubstanz (SOM) ist entscheidend für den Erhalt von Bodenfunktionen. Kohlenstoff (C)- und Energie (E)-Bilanzen beim Abbau von SOM sind eng verknüpft und abhängig von Umweltbedingungen und Ressourcenverfügbarkeit. Neben präzisen Massenbilanzen brauchen wir valide theoretische Grundlagen für die thermodynamische Betrachtung von Bodenprozessen. Die Gibbs-Energie der Mineralisierung wird durch die Reduktionshalbreaktion, d.h. durch den terminalen Elektronenakzeptor (TEA), dominiert, aber oft werden oxische Verhältnisse oder die Verbrennungsenthalpie angenommen. Die Verfügbarkeit von mikrobiellen Biomasse-Bausteinen (BB) kann die C- und E-Bilanz des Wachstums verändern, weil E für Biosynthese gespart wird. Schließlich verändert die Abundanz aktiver mikrobieller Biomasse (relativ zum Substrat) die Abbaukinetik, aber ihr Einfluss auf C- und E-Bilanzen ist unbekannt. TherMic-II wird daher (1) C- und E-Flüsse bei unterschiedlichen Redoxregimes (oxisch, anoxisch, alternierend) quantifizieren und die Rolle der TEA-Verfügbarkeit klären, (2) die Änderungen der C- und E-Flüsse durch die Verfügbarkeit von BB ermitteln, (3) den Effekt der Abundanz der Biokatalysatoren auf C- und E-Bilanzen des Substratabbaus analysieren, und (4) ein Konzept zum Übergang von Enthalpie zu Gibbs-Energie entwickeln. TherMic-II umfasst Experimente zum Effekt der Ressourcenverfügbarkeit (TEA, BB, Biokatalysator/Substrat) auf C- und E-Bilanz des Substratabbaus sowie die Weiterentwicklung von thermodynamischen Konzepten. Der Effekt der TEA-Verfügbarkeit wird in Bodeninkubationen erfasst, die das Schicksal von Cellobiose unter oxischen, anoxischen und alternierenden Redoxbedingungen verfolgen und die C- und E-Bilanzen in Bezug zu den TEAs setzen. Weitere Experimente untersuchen, wie die Verfügbarkeit von BB (z.B. Tryptophan) relativ zu Cellobiose die C- und E-Bilanz des Cellobioseabbaus beeinflusst. Inkubationen mit unterschiedlichen Cellobiosegaben untersuchen den Effekt des Verhältnisses Biokatalysator/Substrat auf C- und E-Bilanzen. Alle experimentellen Daten werden für thermodynamische Berechnungen und Modellierung genutzt. Zusätzlich erkunden wir Möglichkeiten, von der kalorimetrisch gemessenen Enthalpie zur Gibbs-Energie und damit zur treibenden Kraft der Prozesse zu gelangen. TherMic-II leitet einen Ringversuch zur Variabilität kalorimetrischer Daten, um den Weg zur Synthese von kalorimetrischen Daten aus mehreren Arbeitsgruppen zu ebnen. TherMic-II trägt zu gemeinsamen Experimenten bei: In E-ComPLEX wird das verbleibende Substrat und die Bildung von Biomasse/Nekromasse während des Abbaus von vier ausgewählten Substraten mit unterschiedlicher Verbrennungsenthalpie und metabolischen Funktionen quantifiziert, und in SOM Battery werden PLFA analysiert. TherMic-II-Ergebnisse werden zu einer besseren Vorhersage des Umsatzes von organischen Substanzen im Boden bei unterschiedlichen Umweltbedingungen beitragen.
Der Einfluss von Biodiversitätsverlust auf die Dynamiken von Nahrungsnetzen hängt von der Komplexität und Konfiguration der Nahrungsnetze, der trophischen Position der Organismen, sowie derer spezifischen Eigenschaften ab, wie zum Beispiel Konsumentenspezialisierung, Fraß- und Wachstumsraten. Funktionelle Eigenschaften von Organismen und deren gegenläufige Abhängigkeiten (trade-offs) spielen eine Schlüsselrolle für Ökosystemfunktion. Das beantragte Projekt verfolgt das Ziel, die Bedeutung von inter- und intraspezifischer Merkmalsvariabilität (trait variation) für den zeitlichen Verlauf von Biomassen und mittleren Eigenschaften in einem limnischen Modell-System mit Ciliaten als Konsumenten und Mikroalgen als Beute zu untersuchen. Wir werden insbesondere den trade-off zwischen Hungerresistenz und maximaler Fraßrate in Abhängigkeit von unterschiedlicher Ressourcenverfügbarkeit untersuchen. Hierbei konzentrieren wir uns auf zwei Typen von Hungerresistenz, die mit unterschiedlichen Konsumenteneigenschaften einhergehen, nämlich 1) die Fähigkeit den Grundmetabolismus auf Kosten der Reproduktion zu reduzieren, und 2) die Fähigkeit zusätzlich zur Phagotrophie Kohlenstoff photosynthetisch zu fixieren (Mixotrophie). Darüber hinaus wollen wir untersuchen, wie induzierbare Angriffs- und Verteidigungsstrategien (Formen von großen Morphotypen, die dann innerhalb ihrer trophischen Ebene fressen können, bzw. die fraßresistenter sind) mit diesem trade-off interagieren indem trophische Interaktionen verändert werden. Laborexperimente werden durchgeführt, in denen die inter- und intraspezifische Merkmalsvariabilität von Konsumenten in unterschiedlichen Nahrungsnetzen und bei unterschiedlicher Ressourcenverfügbarkeit (Beute und Licht) manipuliert werden. Die kontinuierliche oder gepulste Hinzugabe von Ressourcen, die zeitweise Ressourcen-Limitierung mit sich bringt, wird einen großen Einfluss auf die Biomassen und mittleren Eigenschaften der Populationen und Gemeinschaften haben. Außerdem werden die Konsequenzen dieser inter- und intraspezifischen Merkmalsvariabilität für das gegenseitige Wechselspiel zwischen Merkmals- und Biomassedynamik auf unterschiedlichen hierarchischen Ebenen (Klone, Arten, Gemeinschaften) in einem komplexeren System über einen längeren Zeitraum untersucht. Alle Laborexperimente werden mit mathematischer Modellierung komplementiert, welche dazu verhelfen soll, das experimentelle Design darauffolgender Experimente zu optimieren und die den beobachteten Populationsdynamiken zugrundeliegenden Mechanismen zu identifizieren. Dieser gemeinsame Ansatz wird das bestehende experimentelle und theoretische Wissen über das Wechselspiel von Biomasse- und Merkmalsdynamiken in Mehrarten-Nahrungsnetzen erheblich erweitern und wird darüber hinaus unser Verständnis über die Konsequenzen von Konsumenten-Merkmalsvariabilität (i.e. ihr adaptives Potential unter Ressourcenfluktuationen) für Ökosystemprozesse und -funktionen maßgeblich stärken.
Untersuchung des Verkehrsflusses durch KI-Anwendungen Verschiedene Fragestellungen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung im Zusammenhang mit Auslastung und Nutzung der Binnenwasserstraßen sind nur mithilfe eines Verkehrssimulationsmodells effizient bewertbar. Beispiele sind Fragen nach Kapazitäten, Engstellen und Transportmengen. Aufgabenstellung und Ziel Die performante Untersuchung von Verkehrsströmen ist eine wichtige Komponente für verkehrliche und wirtschaftliche Untersuchungen an Binnenwasserstraßen. Verkehrssimulationsmodelle ermöglichen es, auch unbeobachtete Verkehrsflüsse zu analysieren und zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren. Als Beispiele sind Engstellenanalysen sowie Untersuchungen zu Verkehrskapazitäten und Transportmengen in Abhängigkeit von Flottenstrukturen zu nennen. Eine Veränderung der Flottenstruktur kann durch unterschiedliche Faktoren begründet sein. Diese sind zum einen langzeitige Entwicklungen, wie Tendenzen zu größeren Schiffen, Änderungen wirtschaftlicher Konjunkturphasen oder mögliche Anpassungen an klimatische Änderungen und zum anderen kurzzeitige Einflüsse, wie extreme Wetterlagen und Wasserstände oder verkehrliche Engstellen. Engstellen können z. B. durch Havarien, Baumaßnahmen, aber auch Fehltiefen verursacht werden. Alle genannten Faktoren wirken sich auf die verkehrliche Leistungsfähigkeit der Wasserstraße und die Gütertransportmengen aus. In Kooperation mit der „Professur für Ökonometrie und Statistik, insbesondere im Verkehrswesen“ der TU Dresden wird das Mikrosimulationsmodell für Binnenwasserstraßen PERSIST (Performant Simulation of Inland Ship Traffic) entwickelt (Stachel und Hart 2021), welches vorrangig am Niederrhein, darüber hinaus aber auch an anderen Wasserstraßen, angewendet werden soll. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mithilfe des Verkehrssimulationsmodells lassen sich an hochfrequentierten Abschnitten Engstellen identifizieren, die eventuell die Kapazität der Wasserstraßen vermindern. Zudem können Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs unter Berücksichtigung veränderter hydrologischer Bedingungen, z. B. infolge des Klimawandels, untersucht werden. Damit erhält die WSV frühzeitig Informationen über potentielle verkehrliche Engstellen, welche die Wirtschaftlichkeit der Binnenschifffahrt einschränken. Die Verkehrssimulation ist darüber hinaus ein Werkzeug, mit dem sich, z. B. im Rahmen einer Verkehrsprognose und Reiseunterstützung, voraussichtliche Ankunftszeiten (ETA = Estimated Time of Arrival) von Schiffen an Schleusen und Zielhäfen ermitteln lassen. Untersuchungsmethoden Im bisherigen Projekt wurde bereits die Lateral and Longitudinal Control Policy zur lateralen und longitudinalen Steuerung eines Schiffes hinsichtlich des logischen Koordinatensystems sowie eine Decision Making Policy, welche die Überholentscheidungen des Schiffes kontrolliert, entwickelt. Um die Einsetzbarkeit von PERSIST als Fast-Time Simulator auch für anspruchsvolle Simulationsszenarien (mehr als 100 Schiffe, große Teile des Rheins) aufrecht zu erhalten, wurde PERSIST für die Parallelisierung auf Rechensystemen mit vielen CPU-Kernen vorbereitet. Anstatt alle Schiffe in einem Prozess auf einem Rechner zu simulieren, kann die Simulation nun auf beliebig viele unabhängige Prozesse verteilt werden, auch auf mehreren miteinander vernetzten Rechnern oder auf einem Großrechner mit vielen Rechenkernen. Auf einem physischen Rechenkern läuft jeweils nur ein Prozess. Bei der Verkehrssimulation bietet es sich an, den gesamten zu simulierenden räumlichen Bereich in mehrere gleich große Abschnitte zu unterteilen, den Schiffsverkehr auf diesen Abschnitten getrennt zu simulieren, d. h. zu prozessieren, und anschließend wieder zusammenzufügen. Die Anzahl der Abschnitte kann somit vor Beginn der Simulation flexibel an die Ressourcenverfügbarkeit des (Groß-)Rechners angepasst werden. (Text gekürzt)
a) Zielstellung, fachliche Begründung: Geothermie kann einen wichtigen Beitrag bei der Dekarbonisierung der deutschen Energieversorgung leisten. Die Optionen zur Wärmespeicherung im Untergrund und die hohe Effizienz der geothermischen Wärmeversorgung in der direkten Nutzung und bei der Aufwertung durch Wärmepumpen machen sie zu einer tragenden Säulen der Wärmewende. Darüber hinaus kann über die geothermische Nutzung des Untergrund der absehbar steigende Energiebedarf für Kühlungsanwendungen bedient werden. Diese Beiträge gilt es, aufbauend auf bisherigen Untersuchungen, verlässlicher zu quantifizieren und gerade die Ressourceneffizienz, die Sektorenkopplungseigenschaften sowie die Wirtschaftlichkeit in vergleichenden Zusammenhang mit anderen Wärmequellen zu stellen. Zur Bewertung der Ressourcenverfügbarkeit ist das erschließbare Potenzial der geothermischen Wärme- und Kältebereitstellung und -speicherung genauer zu bestimmen. b) Output: Im Vorhaben werden oberflächennahe und tiefe Geothermie wegen der Überschneidung der Nutzbarkeitsbereiche bei der Wärmespeicherung, bei Aufwertungsoptionen und dem Vorliegen von Potenzialen für eine leitungsgebundene Wärmenachfrage gemeinsam adressiert. Um eine belastbare Datenbasis zu erhalten, werden eine Vielzahl von Daten zu den Eigenschaften der untertägigen Ressourcen zusammengestellt und ergänzt. Mit dem erzielten Ergebnis wird eine Bewertung des wirtschaftlichen Potentials der Geothermie auf dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland möglich sein.
Im Verbund-Projekt BuKuMu sollen Multi-Wire verschaltete Solarmodule mit kostengünstigen busbarlosen, kupfermetallisierten Siliziumsolarzellen entwickelt und erprobt werden. Bei der Zellkontaktierung soll durch Vermeidung von Busbars und Verwendung von Kupferpasten eine signifikante Silbereinsparung erzielt werden. Durch die innovative TECC-Wire (thermoplastic electrically conductive coating) Technologie können busbarlose Zellen zu Strings verbunden und eine zuverlässige Verschaltung im Modul erreicht werden. Die Partner entwickeln im Verbund die notwendigen Materialien, Prozesse und Fertigungsanlagen und verifizieren Stabilität und Ertrag der silberarmen PV-Module. Das Teilprojekt zielt darauf ab, innovative Materialien für die Solarmodulproduktion zu entwickeln, um die europäische Solarindustrie zu stärken und unabhängiger von Importen zu machen. Dies ist ein wesentlicher Aspekt bei der Umsetzung des REPowerEU-Plans, der bis 2030 eine installierte PV-Kapazität von 600 GWp vorsieht (Vervierfachung zu 2020). Eine zentrale Herausforderung hierbei ist die Bereitstellung von Ressourcen, vor allem Silber, dessen Verfügbarkeit einen Engpass für die Steigerung der Solarzellenproduktion darstellt. Um dieses Risiko zu verringern, entwickelt der ASt zwei innovative Materialien, die es ermöglichen den Silbereinsatz drastisch zu reduzieren oder ganz zu vermeiden: 1) Niedertemperatur-Metallisierungspasten auf Basis von Kupfer- oder silberbeschichteten Kupferpartikeln für die Kontaktierung von aktuell dominierenden (TOPCon) und künftig wichtiger werdenden Solarzellen-Typen (Si-Heterojunction und Si-Perowskit-Tandem). 2) Kupferdrähte, die mit einer silberfreien, thermoplastischen Klebstoffschicht ummantelt sind, für die busbarlose Verbindung von Solarzellen nach dem TECC-Wire Konzept. Diese Maßnahmen sollen die Abhängigkeit von Silber reduzieren und damit Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit der europäischen Solarzellenproduktion verbessern.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 228 |
| Europa | 2 |
| Land | 19 |
| Weitere | 6 |
| Wissenschaft | 71 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Förderprogramm | 221 |
| Text | 13 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 16 |
| Offen | 222 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 190 |
| Englisch | 91 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 2 |
| Dokument | 13 |
| Keine | 143 |
| Webseite | 86 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 238 |
| Lebewesen und Lebensräume | 221 |
| Luft | 125 |
| Mensch und Umwelt | 238 |
| Wasser | 113 |
| Weitere | 234 |