Buntfuß-Sturmschwalben Oceanites oceanicus sind die kleinsten endothermen Tiere, die in der Antarktis brüten. Durch ihre geringe Körpergröße und die daher eingeschränkte Möglichkeit Energie zu speichern, brauchen Buntfuß-Sturmschwalben effiziente Strategien um mit vorhersehbaren aber auch mit unvorhersehbaren Perioden von Futterknappheit zurechtzukommen. Sowohl während einer Brutsaison als auch zwischen verschiedenen Brutsaisons wurden für diese Art starke Schwankungen der Futterverfügbarkeit beobachtet. In der geplanten Studie werden wir untersuchen wie junge Buntfuß-Sturmschwalben durch Heterothermie als physiologische Strategie ihren Energieumsatz optimieren und wie Torpor als Überlebensstrategie während unvorhergesehener Futterknappheit genutzt werden kann. Wir werden untersuchen, welchen Einfluss der Ernährungszustand auf Körpertemperatur und die Energieumsatz im Ruhezustand (Ruheumsatz) hat und ob diese mit der Außentemperatur zusammenhängen. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede der Futterverfügbarkeit werden wir den Tagesrhythmus der Körpertemperatur und der Ruheumsatz untersuchen. Wir werden testen, ob Buntfuß-Sturmschwalben ihre Körpertemperatur und ihren Ruheumsatz während dem Tag, wenn die adulten Vögel nicht zum Füttern kommen können, strategisch herunterfahren. Außerdem werden wir die Gründe und Folgen individueller Unterschiede im heterothermischen Verhalten der Nestlinge untersuchen. Wir erwarten, dass Körperfunktionen wie Wachstum oder die Investition in das Immunsystem mit sinkender Körpertemperatur eingeschränkt werden und dass Küken, die weniger häufig von ihren Eltern gefüttert werden, häufiger Torpor nutzen. Somit könnte Heterothermie bei Küken der Sturmschwalben durch einen Trade-off zwischen verringerten Energiekosten und der Investition in Körperfunktionen, die schlussendlich die Überlebenschancen bis zur Brutzeit bestimmen, Auswirkungen auf ihre biologische Fitness haben. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede in der Futterverfügbarkeit, werden wir die Heterothermie der Küken während Unwetterperioden, wie zum Beispiel während Schneestürmen, untersuchen. Schneestürme werden nach Vorhersagen der Klimamodelle in der Region in Zukunft häufiger auftreten und in dieser Zeit sind die Eingänge der Bruthöhlen häufig blockiert. Diese Studie hat daher Auswirkungen auf die Anpassungsfähigkeit der Art an den Klimawandel, sowohl im Zusammenhang mit der verringerten Futterverfügbarkeit, die vor allem durch die Abnahme des Antarktischen Krills hervorgerufen wird, als auch durch ein vermehrtes Auftreten von Schneestürmen.
The steady growth of global air traffic passenger demand requires the air transport industry to work even harder to improve the associated levels of safety, efficiency, and environmental performances of aircrafts. As such, the transient to more electrified aircraft systems is strongly encouraged throughout the complete aircraft operational behaviour, including on-ground operations. Indeed, on-ground operations are still mostly engine based, the main engines designed for flight phases at high power levels are thus used as well as power source to move the aircraft on ground. This induces major economic and environmental losses: currently, fuel consumption from taxi operations is estimated to cost 6,4billion€ and to reach 18M metric tons of CO2 emission per year. To reduce unnecessary fuel burn and their related emissions, a technological alternative has already been identified: Electric Taxiing System (e-Taxiing). However, some technical bottlenecks, as the one dealing with the solution storage energy capacity, have still to be overcome before enabling those system to be used by all existing and future commercial aircrafts. SUNSET will target this specific technical challenge proposing a high performances energy storage module development connected to the future e-Taxiing system. The SUNSET technology will also address the related challenge of mass reduction by providing a high-density energy recovery capability (30Wh/kg) to perform aircraft electrical decelerations while also minimizing cooling and weight. SUNSET partners, Centum Adeneo and Ampère Laboratory (UCBL) are part of the European recognised air industry value chain and will as such be involved in both development of the SUNSET solution with their Topic Manager support for its integration in the e-Taxiing system. SUNSET project will therefore contribute to bring out an innovative solution enabling a winning differentiator for European aircraft manufacturers.
Die Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Batterien bei gleichen Kosten stellt einen der wichtigsten Punkte dar, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu vergrößern und somit der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen. Derzeit sind Fahrzeuge mit Zelltechnologien der Generationen 1 und 2 im Einsatz, die Kathoden basierend auf LFP, LMO, NCA) oder NCM verwenden. HE-NCM (ein Kathodenmaterial der 3. Generation) stellt ein lithium- und manganreiches Kathodenmaterial dar, dass sich aufgrund seiner hohen Kapazität von über 200 mAh/g sehr gut für Hochenergie-Lithium-Ionen-Zellen eignet. Zudem besitzt es einen Kostenvorteil, da Mangan ein gegenüber Kobalt gut verfügbarer Rohstoff ist. Jedoch befindet es sich noch nicht in einem marktreifen Entwicklungsstadium. In GO 3 wird die BASF HE-NCM unter verschiedenen Gesichtspunkten verbessern. Dies beinhaltet: - Weiterentwicklung des Kathodenmaterials durch Methoden der chemischen Modifizierung und eine Verbesserung der klassischen Materialbeschichtung. - Neuartige Beschichtungsmethoden, die auf der Wechselwirkung von organischen Komponenten mit der Oberfläche von Übergangsmetalloxiden beruhen. - Entwicklung von hochvoltstabilen Elektrolyten und Elektrolytadditiven. Sämtliche Arbeitspakete beinhalten sowohl die synthetischen, analytischen Aspekte, sowie umfassende elektrochemische Testung der Materialien in Labor-Zellformaten: - Zyklenstabilität und Impedanzaufbau (durch Bestimmung des flächenspezifischen Widerstands), Gasentwicklung und Kapazitätserhalt bei Ladezustand von 100% und Lagerung bei erhöhter Temperatur (z.B. 60°C) und Auflösungsverhalten von Übergangsmetallionen während Zyklisierung und Lagerung.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren(MWCNT)-Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die MWCNT-Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung (kurz EPD) und die chemische Gasphasenabscheidung (kurz CVD) eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung (kurz ECD) und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in 6 Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide (z. Bsp. Pulse Plating), die Charakterisierung sowie die Abscheidung aus nichtwässrigen Elektrolyten und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die Schwerpunkte 5 und 6 beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung und die chemische Gasphasenabscheidung eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in sechs Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide, die Charakterisierung und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die letzten Schwerpunkte beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
Die Bereitstellung von Raum- und Prozesswärme sowie Warmwasser stellt den größten Anwendungsbereich beim Endenergieverbrauch dar. Durch den Einsatz von Wärmepumpen kann ein Teil dieses Energiebedarfs durch Umweltwärme oder Niedertemperaturabwärme substituiert werden. Einen vielversprechenden Ansatz stellen thermisch angetriebene Wärmepumpen und Kältemaschinen auf der Basis reversibler chemischer Reaktionen oder Sorptionsprozesse dar. Zur dauerhaften Gewährleistung eines guten Wärme- und Stofftransportes müssen die Arbeitsstoffe auf poröse Trägerstrukturen aufgebracht werden. Bisher werden dafür vor allem Silicagel und Zeolithe verwendet, die aufgrund geringer Wärmeleitfähigkeiten die erreichbare Leistungsdichte solcher Systeme limitieren. Im Forschungsvorhaben sollen daher neue Arbeitsstoffe für chemische Wärmepumpen auf Basis poröser Metallstrukturen untersucht werden, die eine Verbesserung der Eigenschaften versprechen. Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung dieser Metall-Metallsalz-Verbünde. Salze ermöglichen mit Wasserdampf, Ammoniak oder Alkoholen die Nutzung verschiedener Gas-Feststoff-Reaktionen, die sich für Anwendungen in Wärmepumpen, Kältemaschinen oder thermochemischen Speichern im Niedertemperaturbereich eignen. Das Ziel ist die Erzeugung von reaktiven Salzschichten auf porösen metallischen Schaum- oder Faserstrukturen. Hierzu sollen unterschiedliche Synthesepfade und deren Einfluss auf die Eigenschaften und Haftung der Salzschichten untersucht werden. Die hergestellten Verbundmaterialien werden anschließend experimentell charakterisiert, um Aussagen zu den Wärmeleiteigenschaften, zur Kinetik der Reaktions- bzw. Adsorptionsvorgänge und zur erreichbaren Leistungs- und Speicherdichte zu treffen. Anhand der Ergebnisse sollen Optimierungsmöglichkeiten abgeleitet und ein Simulationsmodell zur Auslegung von Adsorber-Wärmeübertragern auf Basis der neuen Verbundmaterialien erstellt werden.
Wärmenetze bieten die Möglichkeit, regenerative Energien und Kraft-Wärme-Kopplung in den Wohnbaubestand zu integrieren und durch Vermeidung fossiler Heizsysteme CO2-Emissionen zu senken. Bisher kommen in Nahwärmenetzen im ländlichen Raum vorrangig Biogas und Holzhackschnitzel als Energieträger zum Einsatz. Aufgrund sich verknappender Ressourcen und steigender Brennstoffpreise ist deren Ausbaubarkeit jedoch begrenzt. Im Bereich der elektrischen Energieerzeugung steigt der Anteil Erneuerbarer Energien (EE) durch Wind und Sonne, was zu einer fluktuierenden Stromerzeugung und daher stark schwankenden Residuallasten führt. Nahwärmenetze, in denen gleichzeitig stromerzeugende (Blockheizkraftwerk) und stromabnehmende Aggregate (Heizstab, Wärmepumpe) eingesetzt werden, bieten die Möglichkeit der intelligenten Sektorkopplung zwischen Strom- und Wärmenetz. Hierbei kann die Speicherfähigkeit des Wärmenetzes genutzt werden, um Residuallasten im Stromnetz auszugleichen. Das Nahwärmenetz in Dollnstein, welches mit variablen Netztemperaturen betrieben wird, wurde bereits 2014 gebaut und ist das erste dieser Art. Die Kombination von zentralen und dezentralen Wärmeerzeugern ermöglicht den Betrieb mit variablen Netztemperaturen. Hierzu gehören verschiedene Komponenten, die für die Kopplung zwischen Strom- und Wärmenetz genutzt werden können und bei intelligenter Regelung zu Synergieeffekten zwischen den Netzen führen. Für die Bereitstellung von Wärme stehen in einem zentralen Heizhaus ein BHKW sowie eine Großwärmepumpe zur Verfügung, gleichzeitig kommen in den Hausübergabestationen Kleinst-Wärmepumpen zum Einsatz, die das Wärmenetz als Quelle nutzen. Auf diese Weise kann die Temperatur im Wärmenetz im Sommer auf unter 30 °C abgesenkt werden und die Wärmeverluste, welche wesentlich von der Temperaturdifferenz zwischen Fluid und Umgebungstemperatur abhängen, reduziert werden. Im Rahmen des Projekts NATAR wird dieses Wärmenetz sowohl messtechnisch als auch simulativ detailliert untersucht und verschiedene Möglichkeiten der Betriebsoptimierung analysiert. Die Kernforschungsfrage ist hierbei, wie Energiesysteme im ländlichen Raum effizienter gestaltet werden können. Mit dem Fokus auf der Sektorkopplung von Wärme und elektrischer Energie werden Möglichkeiten zur Entwicklung intelligenter Energiesysteme aufgezeigt. Die Auswertung von Messdaten und Simulationsergebnissen ermöglicht eine fundierte Aussage über die durch die Sommerabsenkung der Netztemperatur erreichte Energieeinsparung. Eine begleitende ökonomische Bewertung widmet sich der Fragestellung, inwiefern trotz kapitalintensiven Anlagentechnik ein wirtschaftlicher Vorteil durch die Energieeinsparung erzielt werden kann. Die Regelung der Anlagen wird abhängig von den Anforderungen des Stromnetzes und unter Einbeziehung des Regelverhaltens der Komponenten optimiert. Wichtig hierbei sind in diesem Zusammenhang Prognosen bzgl. der Wärmeabnahme, der solartherm. Wärmeerzeugung sowie den Speicherfüllständen.
Nahwärmenetze im ländlichen Raum bieten die Möglichkeit, regenerative Energien und Kraft-Wärme-Kopplung im Wohnbaubestand einzusetzen und durch Vermeidung fossiler Heizsysteme CO2-Emissionen kostengünstig zu senken. Bisher kommen hauptsächlich Biogas und Holzhackschnitzel zum Einsatz. Aufgrund knapper Ressourcen und steigender Brennstoffpreise ist deren Ausbaubarkeit jedoch begrenzt. Werden in Nahwärmenetzen gleichzeitig stromerzeugende und stromabnehmende Aggregate eingesetzt, bietet sich die Möglichkeit einer Sektorkopplung des Strom- und Wärmenetzes. Hierbei kann die Speicherfähigkeit des Wärmenetzes genutzt werden, um Unterschiede zwischen Angebot und Bedarf im Stromnetz auszugleichen. Wärmepumpen können negative Regelenergie zur Verfügung stellen und diese Energie effektiver nutzen als reine Stromheizgeräte. Blockheizkraftwerke können positive Regelenergie zur Verfügung stellen. Beide Möglichkeiten der Sektorkopplung hängen jedoch von der im Wärmenetz vorhandenen Speichermöglichkeit und dem aktuellen Betriebszustand ab. Die integrierte Fahrweise bedingt eine intelligente Regelstrategie.
Nahwärmenetze im ländlichen Raum bieten die Möglichkeit, regenerative Energien und Kraft-Wärme-Kopplung im Wohnbaubestand einzusetzen und durch Vermeidung fossiler Heizsysteme CO2-Emissionen kostengünstig zu senken. Bisher kommen hauptsächlich Biogas und Holzhackschnitzel zum Einsatz. Aufgrund knapper Ressourcen und steigender Brennstoffpreise ist deren Ausbaubarkeit jedoch begrenzt. Werden in Nahwärmenetzen gleichzeitig stromerzeugende und stromabnehmende Aggregate eingesetzt, bietet sich die Möglichkeit einer Sektorkopplung des Strom- und Wärmenetzes. Hierbei kann die Speicherfähigkeit des Wärmenetzes genutzt werden, um Unterschiede zwischen Angebot und Bedarf im Stromnetz auszugleichen. Wärmepumpen können negative Regelenergie zur Verfügung stellen und diese Energie effektiver nutzen als reine Stromheizgeräte. Blockheizkraftwerke können positive Regelenergie zur Verfügung stellen. Beide Möglichkeiten der Sektorkopplung hängen jedoch von der im Wärmenetz vorhandenen Speichermöglichkeit und dem aktuellen Betriebszustand ab. Die integrierte Fahrweise bedingt eine intelligente Regelstrategie.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 119 |
| Europa | 2 |
| Wissenschaft | 43 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 119 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 119 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 116 |
| Englisch | 10 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 23 |
| Webseite | 96 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 55 |
| Lebewesen und Lebensräume | 59 |
| Luft | 70 |
| Mensch und Umwelt | 119 |
| Wasser | 26 |
| Weitere | 119 |