Es ist durch neuere Untersuchungen bekannt, das Sekundäreffekte sehr starker solarer Eruptionen (Flares), so genannte 'radio bursts', die Empfangsqualität des 'Global Positioning System' (GPS) negativ beeinflussen. Das vorliegende Langzeitprojekt vergleicht die Flare-Aktivität, repräsentiert durch die permanent zur Verfügung stehenden Röntgenmessungen der NOAA-Satelliten GEOS-11 und -12 (siehe http://www.ut-wetter.fh-wiesbaden.de:8080/space.htm), mit der in Rüsselsheim und Locarno ebenfalls permanent gemessenen Empfangsqualität zweier handelsüblicher GPS-Empfänger. Die Untersuchungsdauer soll den gesamten gerade beginnenden 11-Jahres-Aktivitäts-Zyklus der Sonne umfassen.
Bewertung mittels Kontrollreuse (Standzeit 24x24 Stunden), - Fischbestandserfassungen ober- und unterhalb der Wehranlagen und Literaturstudie. - Fischaufstiegshilfe ist prinzipiell funktionstüchtig (Nachweis von 16 Fischarten, 335 Individuen, Größenklassen 0 45cm - und andere Flussneunaugen), Hauptproblem: Verstopfung durch Treibgut, - Erarbeitung von Vorschlägen zur Verbesserung der Funktion.
Die an der HAW Hamburg geschaffenen Grundlagen für eine vollautomatische Fuzzy-Logikregelung zur Vergärung von Speiseresten und Rübensilage im Labormaßstab und die Biogasanlage der Fachhochschule Nordhausen (Fermentervolumen 1m3 netto) im neu erbauten Biotechnikum sind Grundlage für die Durchführung des geplanten Vorhabens. Mit Hilfe der Regelung soll die Technikumsanlage zu einer Hochdurchsatzbiogasanlage ausgebaut werden, um damit eine Demonstrationsanlage für FuE-Zwecke zu schaffen. In Hamburg wird dazu eine Referenzanlage im Labormaßstab betrieben, um die Projektierung in Nordhausen zu begleiten. In der ersten Hälfte des Projektes erfolgen Untersuchungen zur Ermittlung der Abbauraten bei steigender Fermenterbelastung. Der Einfluss stoßweiser Dosierungen wird ab dem zweiten Drittel des Vorhabens erfolgen. Während der gesamten Laufzeit werden umfangreiche analytische Untersuchungen durchgeführt, so erfolgen die Bestimmung der Fermentationsmetabolite und bakterielle Begleituntersuchungen. Es wird versucht, einen Lizenznehmer für das Verfahren zu bekommen. Parallel werden Landwirte als Betreiber von Biogasanlagen angesprochen, die Fuzzy-Logikregelung bei ihnen nachzurüsten.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Aufgrund der stetig sinkenden Deponiegasqualität und -quantität auf Siedlungsabfalldeponien wird nach Nutzungsalternativen für das anfallende Deponieschwachgas (CH4-Gehalt kleiner als 40 Prozent) gesucht, die auf die Verwendung fossiler Energieträger verzichten. Im Rahmen des beantragten Vorhabens wurde daher eine Biogasanlage in der Nähe der Gasverwertungsstation der Siedlungsabfalldeponie Altenberge errichtet. Das dort produzierte Biogas, mit einem mittleren CH4-Gehalt von 55 Prozent, wurde mit dem anfallenden Deponieschwachgas vermischt, so dass das erzeugte Mischgas einen CH4-Gehalt von mindestens 40 Prozent hatte und im zur Verfügung stehenden Gasmotor verwertet werden konnte. Die thermische Verwertung des Deponieschwachgases hätte ansonsten nur durch die Beimischung von Erdgas verbunden mit einem umweltrelevanten CO2-Ausstoß erfolgen können. Daher stellt das Vorhaben eine, auch auf andere Deponiestandorte übertragbare, ressourcenschonende und umweltfreundliche Alternative der Deponieschwachgasnutzung dar. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die Untersuchungen zur Deponieschwachgasreformierung wurden in drei Versuchsreihen (je 2 Monate) über einen Zeitraum von 6 Monaten durchgeführt. Die erste Untersuchungsreihe begann, nachdem ein stabiler Biogasprozess der Biogasanlage mit einem Methangehalt größer als 50 Prozent erreicht wurde. Ziel dieser Untersuchungsreihe war es, den schlechtesten Betriebsfall zu untersuchen. Hierzu wurde das qualitativ schlechteste Deponiegas (CH4-Gehalt kleiner als 25 Prozent) mit dem energiereicheren Biogas vermischt und somit die Belastbarkeit und Funktionsfähigkeit des Verfahrens untersucht. Dabei wurden insbesondere die umweltrelevanten BHKW-Emissionen und die Funktionsfähigkeit der Gasreformierung analysiert und die Störanfälligkeit (z.B. durch Öluntersuchungen des BHKW) sowie die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens unter diesen Bedingungen untersucht. In der zweiten Versuchsreihe wurde das verfahrenstechnische Optimum simuliert. Dabei wurden gezielt energiereiche Deponiegasbrunnen mit Biogas vermischt und im BHKW zu Wärme und Strom veredelt. Ziel war es, die maximale Auslastung des BHKW-Moduls und die Auswirkungen auf umweltrelevante Emissionen, Störungen und Wirtschaftlichkeit zu untersuchen. Die dritte Versuchsreihe stellte den Normalbetrieb dar. Hierbei wurde Deponiemischgas (Deponieschwachgas zusammen mit energiereicherem Deponiegas) mit Biogas auf einen konstanten CH4-Gehalt kleiner als 40 Prozent aufgewertet und hinsichtlich der relevanten Betriebsbedingungen analysiert und untersucht. Flankierend über einen Zeitraum von 8 Monaten wurden mögliche Wärmenutzungskonzepte erarbeitet und hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und Realisierbarkeit untersucht.
Die fluktuierende und sich stetig vergrößernde Einspeisung von Wind- und Sonnenenergie führt zu starken Lastschwankungen beim Betrieb thermischer Kraftwerke. Die thermischen Kraftwerke sind jedoch für die Netzstabilität und -synchronisation unumgänglich. Dieser Betrieb führt zu höheren thermischen und mechanischen periodischen Spannungen in hochbelasteten Bauteilen der Kraftwerke und damit zu verstärkter Rissbildung und zur Verminderung der Lebensdauer dieser Bauteile. Im Rahmen dieses Arbeitspakets sollen durch die Simulation des Kraftwerksbetriebs hochbelastete Bauteile identifiziert werden und sowohl die Häufigkeit als auch die Amplitude der sich überlagernden thermischen und mechanischen Belastungen dieser Bauteile bestimmt werden. Im ersten Schritt erfolgt die Szenarienfestlegung für den Betrieb thermischer Kraftwerke bei wachsender Einspeisung von Wind- und Solarenergie, die Bestimmung periodischer Laständerungen unter dem Aspekt der Absenkung der Mindestlast, höherer Laststeigerungsraten und häufigeren An- und Abfahrszenarien. Im Ergebnis liegen typische Lastanforderungsverläufe als Führungsgröße für die dynamische Modellierung und Simulation thermischer Kraftwerke vor. Es folgt die systematische Simulation des Kraftwerksbetriebs insbesondere der Kohlemühlen, des Kessels und des Wasserdampfkreislaufs mit dem Ziel der Bestimmung thermischer und mechanischer Belastungsprofile und der Festlegung hochbelasteter Bauteile.
Wasserqualität und Verfügbarkeit stellen zwei zentrale Kriterien zur Sicherstellung der Wasserversorgung dar, die infolge technischer Unfälle, Terrorismus oder Sabotage betroffen sind. Ereigniserkennung, Identifikation und Management unvorhergesehener negativer und plötzlicher Ereignissen sind daher von großer Bedeutung für Israel und Deutschland, sowie weitere Länder. Das Interesse an diese Kriterien steigt rasant aufgrund der hohen Störanfälligkeit der Wasserversorgungsysteme (WVS). Ziel dieses Vorhabens ist es (a) Interaktionen und Prozesse, die durch plötzliche Störungen verschiedener Herkunft resultieren, zu verstehen und diese anschließend in komplexen Systemen zu modellieren. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen auf biologische und physikalisch-chemische Parameter im betrachteten Wassersystem (z.B. natürliche Gewässer, Talsperren, urbane Wasserversorgungssysteme). Weiterhin sollen die Erkenntnisse genutzt werden und (b) in einer Fallstudie getestet werden, bevor (c) ein Risiko basiertes Managementtool für die Anwendung im Bereich Wasserwirtschaft erarbeitet wird. Zur Verbreitung des Tools sind Workshops durchzuführen und Anwendungsempfehlungen zu formulieren. AP1: Hydrotoxikologische Untersuchungen; AP2: Num. Untersuchungen; AP3: Aufbau und Kalibrierung des datengesteuerten Modells; AP4: Verifizierung und Optimierung des Frühwarnsystems; AP5: Fallbeispiel; AP6: Entwicklung einer Management-Richtlinie; AP7: Verbreitung und Nutzung der Ergebnisse.
Die Betreiber von kommunalen Infrastruktursystemen der Wasserver- und Abwasserentsorgung stehen infolge des Klimawandels, steigenden Energiekosten und demographischen Wandel vor großen Herausforderungen. Zeitgleich gibt es eine Reihe neuartiger Systemlösungen, die aufgrund sozialer und institutioneller Barrieren sowie schwieriger Entscheidungsfindungsprozesse noch nicht flächendeckend umgesetzt werden. Ziel von netWORKS 3 ist es, Kommunen und Wasserwirtschaft bei der Umsetzung neuartiger Systemlösungen zu unterstützen. Diese zielen vor allem auf die Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz und auf eine nachhaltige Wassernutzung und Abwasserbehandlung. Dazu gehören beispielsweise die Wärmerückgewinnung aus Abwasser, die Aufbereitung von Grauwasser und Regenwasser für die Toilettenspülung oder der Weiterbetrieb sehr alter Kanalnetze unter veränderter Nutzung. In ausgewählten Wohngebieten in Frankfurt am Main und Hamburg werden die verschiedenen neuen Systemlösungen simuliert, bewertet und in einem Frankfurter Gebiet auch umgesetzt. Die in den Modellregionen und den einzelnen Arbeitspaketen gewonnenen Ergebnisse fließen in eine integrierte Bewertung ein, aus der heraus dann Aussagen zur Übertragbarkeit auf andere Kommunen und deren Wasserwirtschaft getroffen werden. Das ISOE - Institut für sozial-ökologische Forschung - befasst sich im Rahmen der Modellgebietsauswahl und der Stoffstromanalyse verschiedener technischer Systemvarianten mit den Fragen: Was für Möglichkeiten gibt es beim Umbau hin zu einer nachhaltigen Wasserinfrastruktur? Wo ist eine derartige Transformation realisierbar? Welche technischen Systemkomponenten von der Wärmerückgewinnung bis hin zur Grauwasseraufbereitung eignen sich in welchen Fällen? Ein weiterer Schwerpunkt des ISOE ist die sozialempirische Fragestellung, wie sich neue Wasserinfrastruktursysteme auf den Alltag der BewohnerInnen auswirken. Hierzu werden nicht nur zukünftige NutzerInnen befragt, sondern auch Haushalte, die bereits in Gebäuden mit innovativen Wassersystemen wohnen. Themen sind unter anderem die Störanfälligkeit, Wartungsintensität und Kostenentwicklung solcher Systeme. In der Identifikation der Spielräume siedlungswasserwirtschaftlicher Akteure entwickelt das ISOE gemeinsam mit den Akteuren Szenarien, um die Folgen von Transformationsstrategien gemeinsam abzuschätzen. Dem folgt eine ganzheitliche Bewertung durch eine multikriterielle Analyse der ökonomischen, ökologischen, sozialen, technischen und städtebaulichen Auswirkungen.
Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, faseroptische Sensoren und Systemkomponenten für den Einsatz im Offshore-Bereich zu qualifizieren und Bewertungsmethoden für deren Zuverlässigkeit bereitzustellen. Die Untersuchungsergebnisse bilden die Grundlage für einen Richtlinienentwurf, der eine Charakterisierung und Bewertung unterschiedlicher faseroptischer Sensorsysteme, für Anwendungen im rauen Offshore-Umfeld, zulässt. Zur Entwicklung von Standards für faseroptische Dehnungssensoren ist auch die Entwicklung von Prüfverfahren notwendig, um die zuverlässige Sensorfunktionsweise unter Offshore-Bedingungen sicherzustellen und on-site prüfen zu können. Die Reparier- bzw. Austauschbarkeit soll geklärt und Installationsmethoden erarbeitet werden. Damit werden detaillierte Handlungsabläufe für die Verwendung und Austauschbarkeit von Systemkomponenten erarbeitet. Die Entwicklung von spezifisch-lokalen Lastkollektiven und Implementierung in ein Offshore-Umweltsimulationsprüfverfahren schaffen die technischen Voraussetzungen zur Bewertung und Standardisierung von unterschiedlichen Sensorsystemen. GESO führt Untersuchungen im Rahmen eines Round-Robin-Tests zu geeigneten Anschlusselementen, Kabeln, Steckern und Verbindungselementen durch und bewertet diese mit statistischen Methoden unter besonderer Beobachtung der Langzeitstabilität unter Offshore-Bedingungen. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung eines standardisierten Verfahrens zur einfachen Installation und dem Austausch defekter oder nicht mehr funktionstüchtiger Sensortechnik auf Basis der durchgeführten Untersuchungen. In die Untersuchungen zur Bewertung und Entwicklung von Standards fließen außerdem die neuesten technischen Methoden und Vorrichtungen auf dem Gebiet der faseroptischen Anschluss- und Verbindungstechnik ein, die im Rahmen einer vorhergehenden Recherche ermittelt werden. Die entwickelten Prüfverfahren sollen weiterhin in softwareunterstützte Prüf- und Auswertealgorithmen umgesetzt werden.
Ziel des Vorhabens ist die Verdichtung eines Richtlinienentwurfs zur Ertüchtigung und Bewertung von faseroptischen Sensoren und Systemkomponenten im rauen Offshore-Umfeld. Zur Entwicklung von Anwendungsvorschriften für faseroptische Dehnungssensoren ist auch die Entwicklung von geeigneten Prüfverfahren notwendig, um die zuverlässige Funktionsweise der Sensoren unter Offshore-Bedingungen sicherzustellen und on-site überprüfen zu können. Fragestellungen zur Reparier- bzw. Austauschbarkeit von Sensoren im Offshore-Bereich sollen geklärt und Installationsmethoden erarbeitet werden. Im Ergebnis damit werden detaillierte Handlungsabläufe für die Verwendung und Austauschbarkeit von Kabeln und Steckern erarbeitet. Für die drei Partner innerhalb des Vorhabens ergeben sich jeweils drei prinzipielle Teilvorhaben. Diese sind wiederum in einzelne Arbeitspakete unterteilt und miteinander wechselseitig verzahnt. Die BAM untersucht Methoden zur Kalibrierung der Sensoren, die bereits installiert und unter Betriebsbedingungen arbeitend bewertet werden können. Aufbauend darauf soll das Prüfverfahren in einem portablen, unter Offshore-Bedingungen arbeitenden Kalibriergerät, implementiert werden. Die Firma GESO führt Untersuchungen zu geeigneten Anschlusselementen, Kabeln, Steckern und Verbindungselementen durch und bewertet diese mit statistischen Methoden unter besonderer Beobachtung der Langzeitstabilität unter Offshore-Bedingungen. Das IWES entwickelt ein spezifiziertes Laborprüfprogramm zur Bewertung der Sensorinstallationen in einer Umweltsimulationskammer unter Berücksichtigung standort- und zonenspezifischer Aspekte. Die Schaffung der technischen Voraussetzungen und eine flexible Anpassung des Prüfprogramms bezgl. standortspezifischer Aspekte und unterschiedlicher Zonenbereiche an einer Offshore-Anlage sollen an der Offshore-Umweltsimulationskammer durchgeführt werden.
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