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s/slizium/Silizium/gi

Schwermetall-Emissionen

<p>Schwermetall-Emissionen</p><p>Hochwirksame Staubminderungsmaßnahmen und die Stilllegung veralteter Produktionsstätten in den neuen Bundesländern führten seit 1990 zu einer erheblichen Minderung der verbrennungsbedingten Schwermetall-Emissionen.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Die Emissionen der wichtigsten Schwermetalle (Cadmium, Blei und Quecksilber) sanken seit 1990 deutlich. Die Werte zeigen überwiegend Reduktionen von über 60 bis über 90 %. Der Großteil der hier betrachteten Reduktion erfolgte dabei in den frühen 1990-er Jahren, wobei wesentliche Reduktionen auch schon vor 1990 stattfanden. Vor allem die dabei angewandten hochwirksamen Staub- und Schwefeldioxid (SO2) -Minderungsmaßnahmen führten zu einer erheblichen Verringerung der Schwermetallemissionen zunächst in den alten und, nach der Wiedervereinigung, auch in den neuen Ländern, einhergehend mit Stilllegungen veralteter Produktionsstätten. In den letzten Jahren sieht man, bis auf wenige Ausnahmen, kaum weitere Verringerungen der Schwermetall-Emissionen (siehe Abb. und Tab. „Entwicklung der Schwermetall-Emissionen“).</p><p>Während die Blei-Emissionen bis zum endgültigen Verbot von verbleitem Benzin im Jahre 1997 rapide zurückgingen, folgten Zink, Kupfer und Selen im Wesentlichen der Entwicklung der Fahrleistungen im Verkehrssektor, die im langfristigen Trend seit 1990 anstieg.</p><p>Herkunft der Schwermetall-Emissionen</p><p>Schwermetalle finden sich – in unterschiedlichem Umfang – in den staub- und gasförmigen Emissionen fast aller Verbrennungs- und vieler Produktionsprozesse. Die in den Einsatzstoffen teils als Spurenelemente, teils als Hauptbestandteile enthaltenen Schwermetalle werden staubförmig oder gasförmig emittiert. Die Gesamtstaubemissionen aus diesen Quellen bestehen zwar in der Regel überwiegend aus relativ ungefährlichen Oxiden, Sulfaten und Karbonaten von Aluminium, Eisen, Kalzium, Silizium und Magnesium; durch toxische Inhaltsstoffe wie Cadmium, Blei oder Quecksilber können diese Emissionen jedoch ein hohes Gefährdungspotenzial erreichen.</p><p>Verursacher</p><p>Die wichtigste Quelle der meisten Schwermetalle ist der Brennstoffeinsatz im Energie-Bereich. Bei<em>Arsen, Quecksilber</em>und<em>Nickel</em>hat die Energiewirtschaft den größten Anteil, gefolgt von den prozessbedingten Emissionen der Industrie, vor allem aus der Herstellung von Metallen.<em>Cadmium</em>stammt sogar größtenteils aus der Metall-Herstellung.<em>Blei-, Chrom-, Kupfer- und Zink-</em>Emissionen werden überwiegend durch den Abrieb von Bremsen und Reifen im Verkehrsbereich beeinflusst: die Trends korrelieren hier direkt mit der jährlichen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/f?tag=Fahrleistung#alphabar">Fahrleistung</a>⁠.<em>Selen</em>hingegen stammt hauptsächlich aus der Mineralischen Industrie, gefolgt von den stationären und mobilen Quellen der Kategorie Energie. Andere Quellen müssen noch untersucht werden, es wird jedoch erwartet, dass sie die Gesamtentwicklung kaum beeinflussen.</p><p>Verpflichtungen</p><p>Das 1998er<a href="http://www.unece.org/env/lrtap/hm_h1.html">Aarhus Protokoll über Schwermetalle</a>unter dem CLRTAP ist Ende 2003 in Kraft getreten. Es wurde im Dezember 2012 revidiert und an den Stand der Technik angepasst. Es zielt auf drei besonders schädliche Metalle ab: Cadmium, Blei und Quecksilber. Laut einer der grundlegenden Verpflichtungen muss Deutschland seine Emissionen für diese drei Metalle unter das Niveau von 1990 reduzieren. Das Protokoll betrachtet die Emissionen aus industriellen Quellen (zum Beispiel Eisen- und Stahlindustrie, NE-Metall-Industrie), Verbrennungsprozessen (Stromerzeugung, Straßenverkehr) und aus Müllverbrennungsanlagen. Es definiert Grenzwerte für Emissionen aus stationären Quellen (zum Beispiel Kraftwerken) und verlangt die besten verfügbaren Techniken (BVT) für diese Quellen zu nutzen, etwa spezielle Filter oder Wäscher für die stationäre Verbrennung oder Quecksilber-freie Herstellungsprozesse. Das Protokoll verpflichtet die Vertragsparteien weiterhin zur Abschaffung von verbleitem Benzin. Es führt auch Maßnahmen zur Senkung von Schwermetall-Emissionen aus Produkten auf (zum Beispiel Quecksilber in Batterien) und schlägt Management-Maßnahmen für andere quecksilberhaltige Produkte wie elektrische Komponenten (Thermostate, Schalter), Messgeräte (Thermometer, Manometer, Barometer), Leuchtstofflampen, Amalgam, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pestizide#alphabar">Pestizide</a>⁠ und Farben vor.</p><p>Viele dieser Maßnahmen wurden in Deutschland jedoch schon deutlich früher umgesetzt, so dass bereits in den frühen 90er Jahren deutliche Reduktionen der wichtigen Schwermetalle zu verzeichnen sind.</p>

Linking nutrient cycles, land use and biodiversity along an elevation gradient on Mt. Kilimanjaro

To understand impacts of climate and land use changes on biodiversity and accompanying ecosystem stability and services at the Mt. Kilimanjaro, detailed understanding and description of the current biotic and abiotic controls on ecosystem C and nutrient fluxes are needed. Therefore, cycles of main nutrients and typomorph elements (C, N, P, K, Ca, Mg, S, Si) will be quantitatively described on pedon and stand level scale depending on climate (altitude gradient) and land use (natural vs. agricultural ecosystems). Total and available pools of the elements will be quantified in litter and soils for 6 dominant (agro)ecosystems and related to soil greenhouse gas emissions (CO2, N2O, CH4). 13C and 15N tracers will be used at small plots for exact quantification of C and N fluxes by decomposition of plant residues (SP7), mineralization, nitrification, denitrification and incorporation into soil organic matter pools with various stability. 13C compound-specific isotope analyses in microbial biomarkers (13C-PLFA) will evaluate the changes of key biota as dependent on climate and land use. Greenhouse gas (GHG) emissions and leaching losses of nutrients from the (agro)ecosystems and the increase of the losses by conversion of natural ecosystems to agriculture will be evaluated and linked with changing vegetation diversity (SP4), vegetation biomass (SP2), decomposers community (SP7) and plant functional traits (SP5). Nutrient pools, turnover and fluxes will be linked with water cycle (SP2), CO2 and H2O vegetation exchange (SP2) allowing to describe ecosystem specific nutrient and water characteristics including the derivation of full GHG balances. Based on 60 plots screening stand level scale biogeochemical models will be tested, adapted and applied for simulation of key ecosystem processes along climate (SP1) and land use gradients.

Ein zweites Leben für Solarmodule durch einen intelligenten Testprozess

Zielsetzung: Für die Energiewende werden zahlreiche Solarmodule produziert und installiert. Die jährliche Abfallmenge von Solarmodulen wird allein in Deutschland für das Jahr 2030 über 150.000 Tonnen (ca. 7,5 Millionen Solarmodule) betragen und steigt in den kommenden Jahren weiter exponentiell an. Gemäß Circusol, einem Konsortium aus 15 Institutionen, ist die Hälfte des Abfallstroms an Solarmodulen für den Wiedereinsatz verwendbar, also 2nd-Life fähig. Aktuell werden diese 2nd-Life fähigen Solarmodule jedoch nicht ausreichend geprüft, sodass sie dem Recycling zugeführt werden. Durch den Einsatz unseres automatisierten und intelligenten Prüfsystems können wir die Solarmodule vor einer frühzeitigen Entsorgung bewahren. Durch die Förderung der Better Sol GmbH durch das DBU Green Startup Programm haben wir die Möglichkeit innerhalb des 24-monatigen Förderzeitraums unseren Teststand zum automatisierten Testen von Solarmodulen zu entwickeln, aufzubauen und in Betrieb zu nehmen. So können wir erstmalig Testdaten generieren, mithilfe dessen der Machine Learning Algorithmus angelernt und optimiert werden kann. So können wir 2nd-Life Solarmodule mit garantierter Leistung und einer Leistungsprognose zurück in den Markt bringen und das volle Potenzial der Module ausschöpfen. Für den Vertrieb der Solarmodule soll ein Vertriebsprozess und eine Marketingstrategie aufgebaut werden. Dadurch steigt die Sichtbarkeit und die Aufklärung in der Gesellschaft hinsichtlich der Ressourcenverschwendung in der Solarindustrie. Durch die Verlängerung der Lebensdauer von Solarmodulen werden endliche und kritische Ressourcen, wie Silizium oder Silber gespart. Das vermeidet wiederrum CO2-Emissionen und Treibhausgase, da die Module bereits produziert wurden. Die prognostizierte Abfallmenge für 2030 entspricht 150.000 Tonnen an Solarmodulen. Für die Herstellung dieser Module werden 1,2 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente emittiert. Durch die Wiederverwendung kann die Lebensdauer von 50 % der Module verlängert werden, dadurch würden anhand der Zahlen für 2030 ca. 0,6 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente eingespart werden. Mit unseren geprüften, wiederverwendeten 2nd-Life Solarmodulen schaffen wir einen Zugang zu sauberer, bezahlbarer Energie, wodurch nachhaltige Städte und Gemeinden geschaffen werden. Durch unser Angebot fördern wir einen nachhaltigen Konsum und eine nachhaltige Erzeugung von Solarstrom. Gleichzeitig vermeiden wir die Verschwendung von Ressourcen.

Nachhaltige, umweltfreundliche, sichere Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien, HighSafe-III - Nachhaltige, umweltfreundliche, sichere Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien

Technologien für energieeffiziente Indiumphosphid-basierte Hochfrequenzelektronik, Technologien für energieeffiziente Indiumphosphid-basierte Hochfrequenzelektronik - Move2THz

Mathematische Modellierung der biogeochemischen Prozesse im Wattenmeersediment

In diesem Vorhaben soll ein mathematisches Modell entwickelt werden, das die wichtigsten interagierenden Prozesse nachbildet. Dabei handelt es sich um die konkurrierenden Prozesse der Detritusdegradierung in den verschiedenen Schichten des Sedimentes mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen, um die abiotischen und mikrobiologisch ablaufenden Redoxprozesse, um die physikalischen und biologisch induzierten Transportprozesse und um das microbial foodweb . Die Kreisläufe der Elemente C, 0, N, P, Si, S, Fe und Mn sollen mit ihren Massenbilanzen dargestellt werden. Das Modell besteht aus einer Reihe von partiellen Differentialgleichungen (Diffusions-Reaktionsgleichungen) für die Konzentrationen der beteiligten Stoffkomponenten. Dabei werden wir uns auf die vertikale Dimension (bis 30 cm) beschränken. Als Antrieb werden Annahmen über die zeitlich veränderlichen Oberflächenrandbedingungen (Konzentrationen im überstehenden Wasser, Eintrag durch Sedimentation usw.) benutzt. Die Arbeit synthetisiert frühere und gegenwärtig laufende Forschungsaktivitäten zu einem Gesamtbild. Es ist zu erwarten, dass dabei durchaus erhebliche Fortschritte im Verständnis auch der Einzelprozess erreicht werden, weil der Zwang zur konzeptionellen Klarheit in einem mathematischen Modell Wissenslücken und Konsistenzprobleme aufdeckt. Ein wesentliches Nebenprodukt wird die Erarbeitung einer Modellversion herausragend gut verständlicher graphischer Darstellung der Ergebnisse und einfachster Bedienung sein.

XRF core scanning of composite sediment core BIS-2000

The data set bundle comprises geochemical, XRF core scanning and pollen data from composite sediment core BIS-2000, which was compiled from two parallel sediment cores (BIS-1 and BIS-3) obtained near Bispingen, northern Germany (53.071528°N, 9.989861°E, 82.0 m). BIS-2000 comprises Last Interglacial (Eemian) to early Last Glacial (Weichselian) palaeolake deposits, which cover the section between 15.55 and 30.68 m composite depth. The data set Bispingen BIS-2000 XRF contains results of XRF core scanning. Analyses were carried out at the GFZ German Research Centre for Geosciences in Potsdam, Germany, on the section between 15.08 and 31.20 m composite depth. Split sediment core segments were scanned with an ITRAX XRF core scanner and measured intensities of silicon, calcium and titanium were used to calculate the log-ratios log(Si/Ti) and log(Ca/Ti).

Ga-dotierte Silizium-Solarzellen gewinnen an Relevanz in der Industrie - Entwicklung von Schnelltests und Vermeidung negativer Langzeitfolgen auf Zell- und Modullevel

Durch die aktuell stattfindende rasante Transformation von Bor- hin zu Gallium-dotierten monokristallinen Siliziumsolarzellen auf dem weltweiten PV-Markt besteht insbesondere für Modul- und Systemhersteller, aber auch für Kraftwerksbetreiber ein großes Risiko, da die Langzeiteffekte in Ga-dotierten Solarzellen unbekannt sowie Ga-korrelierte Defekte noch weitgehend unerforscht sind. Ziel dieses Vorhabens ist daher die Analyse der Degradationseigenschaften von Ga-dotiertem Silizium auf Wafer-, Zell und Modullevel sowie die Entwicklung zuverlässiger und sensitiver Prüfverfahren, die es ermöglichen, für Ga-dotierte Zellen und Module zuverlässige Aussagen mithilfe artefaktfreier Messungen hinsichtlich des Risikos für langfristige Degradation zu treffen. Anhand dieser Erkenntnisse soll ein neuer Normentwurf mitgestaltet werden. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse werden Modelle zur Vorhersage des Degradationsverhaltens entwickelt und die hieraus erhaltenen Ertragsprognosen mit Hilfe von Outdoor-Tests verifiziert. Schließlich sollen Optimierungsstrategien zur Erhöhung der Langzeitstabilität von Modulen im Feld entwickelt werden.

Monokristall-Ziehen bis 300 mm Durchmesser; Silizium Mono-Wafer Entwicklung von M2 auf G12: Zellgeometrien der Zukunft, Teilvorhaben: Monokristall-Ziehen bis 300 mm Durchmesser

Verschaltung von Zellen mit ECA und Bleieinfang und Stabilität der Rückwärtsspannung von Perowskit-Solarzellen und Perowskit-Si-Tandemsolarzellen (Stabile und leistungsstarke Perowskit/Silizium-Tandemsolarmodule hergestellt in Deutschland), Teilvorhaben: Erforschung industrienaher Prozesse der PVSK/Si Tandemzelle

Solarmodule mit Tandemsolarzellen werden als die nächste Generation von Solarmodulen gesehen, mit denen deutlich höhere Wirkungsgrade als mit heutigen Solarmodulen erreicht werden können. Diese Technologie wird zudem für den Wiedereinstieg Deutschlands in die Herstellung von Solarmodulen entscheidend sein. Große Chancen werden dabei Modulen aus sogenannten monolithischen Perowskit-Silizium Tandem-Solarzellen zugeschrieben, da diese dem jetzigen Standardprodukt im Aufbau sehr ähnlich sind und das Zellkonzept auf der heutigen Silizium Zelltechnologie aufbaut. Voraussetzung für ihren Erfolg wird aber eine vergleichbare Lebensdauer sein. Im Teilvorhaben von Oxford PV geht es um das Herzstück solcher Module nämlich den Perowskit/Silizium Tandemzellen. Diese befinden sich noch in einem vorkommerziellen Stadium bzw. Technology Readiness Level im Gegensatz zu den sonstigen Technologien, die im Verbund erforscht werden. Somit trägt Oxford PV das größte Risiko der Partner. Auf Grund der noch sehr dynamischen Entwicklungen im Feld der Perowskit-Solarzellen sind Änderungen an mehreren Prozessschritten geplant, konkret bei der Metallisierung, welche mit der Verbindungstechnologie von den Modul-Partnern abgestimmt werden muss, bei den Kontaktschichten sowie bei der Absorberschicht.

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