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KRITIS Scalable Safe and Secure Modules

Under the IT Security Act 2.0, operators of critical infrastructures are obliged to operate their IT systems in accordance with the current state of the art. At the same time, the number of cyber attacks on communications equipment and operational facilities is growing, with the aim of causing damage and gaining control of critical systems. Without IT security measures, attacks can lead to the point of disruption of service. However, challenges arise when integrating established security functions from the enterprise environment into SCADA networks, which require innovative new approaches to improve resilience in the long term. In addition to the need for a system to effectively detect attacks, there is the problem of updating cryptographic techniques over the deployment period of the components to counteract the much shorter expected lifetime of the algorithms. The funding project therefore aims to protect all vertical and horizontal data communications from control centers to terminals by integrating security modules into the systems at various scaling levels. These modules are to implement state-of-the-art IT security functions over the entire service life of the CRITIS components, cryptographically securing communications and detecting attacks at an early stage. In the specific sub-project, OTH will focus on the scientific work objectives. It will be investigated how IT security functions can be integrated into the systems of the critical infrastructure with their requirements and limitations. Based on the security modules to be developed, innovative approaches to longevity will also be researched so that cryptographic functions achieve the required service life. Finally, it will be investigated how effective, decentralized attack detection can be implemented using the modules.

Steamcracking von Pyrolyseölen aus Kunststoffabfällen: Ressourcen- und energieeffiziente Ethylen- & Propylenherstellung, Steamcracking von Pyrolyseölen aus Kunststoffabfällen: Ressourcen- und energieeffiziente Ethylen- & Propylenherstellung

Das hohe Aufkommen an Polymeren auf Ethylen- und Propylen-Basis führt nach deren Lebenszyklus zu erheblichen Abfallströmen. Die weltweit erwartete jährliche Menge an Kunststoffabfällen wird bis 2030 auf voraussichtlich ca. 440 Millionen Tonnen ansteigen. In Deutschland lag der Verbrauch an Kunststoff in 2019 bei 14,2 Mio. Tonnen und es fielen 6,28 Mio. Tonnen Kunststoffabfälle an. Stand der Technik ist, außer Lagerung auf Deponien, zumeist eine rein thermische Verwertung dieser Abfallströme, die zusätzlich zu den CO2-Emissionen, die bei der Herstellung entstehen, zu einer weiteren unerwünschten CO2- Freisetzung führt. Mechanisches Recycling ist nur begrenzt sinnvoll anwendbar. Somit ist bisher eine vollständige wirtschaftliche, umweltfreundliche und energieeffiziente Verwertung der anfallenden Abfallströme nicht möglich. Folglich besteht ein hoher Bedarf, diese Abfallströme als wertvollen Rohstoff einer technischen Anwendung zuzuführen. Vor dem Hintergrund der nationalen Klimaschutzziele und der notwendigen Reduktion der CO2-Emissionen im industriellen Bereich, strebt das Forschungsprojekt PYCRA eine signifikante Minderung der klimarelevanten Prozessemissionen in der deutschen Chemieindustrie an. PYCRA erforscht die Verwertung der Abfallaufkommen als Ausgangsstoff (= Feed) in Form eines chemischen Recyclings und somit als Substitut für fossile Rohstoffe (z.B. Naphtha) in petrochemischen Prozessen wie dem Steam Cracking. Hierbei soll ein völlig neues umweltschonendes Anwendungsverfahren für Pyrolyseöle entwickelt und erstmals demonstriert werden. Linde will eine erhebliche CO2-Reduktion bei der Herstellung von Ethylen im Vergleich zum Stand der Technik (Referenz: Steam-Cracker mit Naphtha-Feed) erreichen. Bei Projekterfolg kann das Verfahren neben einem nachhaltigen Beitrag zu einer Circular Economy, einen entscheidenden Hebel zur Energieeinsparung und der Reduktion von energiebedingten CO2-Emissionen darstellen.

Optimierte Rührwerke für Biogasfermenter und Anlagen zur biologischen Abwasser- und Reststoffbehandlung, Teilvorhaben: Entwicklung zuverlässiger Modelle für ein CFD-basiertes Auslegungs- und Optimierungswerkzeug als Teil einer SaaS für Planungen von Anlagen zur biologischen Abwasser- und Reststoffbehandlung

In infrastrukturtechnischen Anlagen zur Abwasser- und biologischen Abfallbehandlung ist das Mischen der miteinander in Kontakt zu bringenden Stoffe eine zentrale verfahrenstechnische Aufgabe. Eine hinreichende Durchmischung in diesen Fluidsystemen ist erforderlich, um stabile und effiziente Prozessabläufe in diesen Anlagen zu gewährleisten. Nachteile der gegenwärtigen Ansätze zur energieeffizienten Vermischung in den oben genannten Anlagen bestehen darin, dass die fluiddynamischen Prozessabläufe nur ungenügend an die physikalischen und rheologischen Eigenschaften des Mediums und deren zeitliche und örtliche Schwankungen angepasst werden. In der Regel erfolgt die Bewertung des Rührerfolgs durch punktuelle Messungen der Bodenfließgeschwindigkeit, wobei der Einfluss von Schlüsselfaktoren wie Beckengeometrie und -volumen, nicht-Newtonsche Flüssigkeitsrheologie und mögliche Wechselwirkungen mit anderen Prozessen (z.B. Belüftung) unberücksichtigt bleiben. Dadurch bleibt ein großes Potenzial zur Energieoptimierung unausgeschöpft. Ziel des skizzierten Projekts ist die Definition neuartiger Kriterien für den Rührerfolg in Abwasser- und Abfallbehandlungsanlagen basierend auf messbaren Prozessparametern und die Entwicklung von Technologien, die die energetische Optimierung in diesen Anlagen über den Stand der Technik hinaus ermöglichen.

Optimierte Rührwerke für Biogasfermenter und Anlagen zur biologischen Abwasser- und Reststoffbehandlung, Teilprojekt: Entwicklung von robuster Messtechnik für Turbulenz und Fließgeschwindigkeit in multidispersen Strömungen und Ableitung von Turbulenzkriterien für Rührerfolg

In infrastrukturtechnischen Anlagen zur Abwasser- und biologischen Abfallbehandlung ist das Mischen der miteinander in Kontakt zu bringenden Stoffe eine zentrale verfahrenstechnische Aufgabe. Eine hinreichende Durchmischung in diesen Fluidsystemen ist erforderlich, um stabile und effiziente Prozessabläufe in diesen Anlagen zu gewährleisten. Nachteile der gegenwärtigen Ansätze zur energieeffizienten Vermischung in den oben genannten Anlagen bestehen darin, dass die fluiddynamischen Prozessabläufe nur ungenügend an die physikalischen und rheologischen Eigenschaften des Mediums und deren zeitliche und örtliche Schwankungen angepasst werden. In der Regel erfolgt die Bewertung des Rührerfolgs durch punktuelle Messungen der Bodenfließgeschwindigkeit, wobei der Einfluss von Schlüsselfaktoren wie Beckengeometrie und -volumen, nicht-Newtonsche Flüssigkeitsrheologie und mögliche Wechselwirkungen mit anderen Prozessen (e.g. Belüftung) unberücksichtigt bleiben. Dadurch bleibt ein großes Potenzial zur Energieoptimierung unausgeschöpft. Ziel des skizzierten Projekts ist die Definition neuartiger Kriterien für den Rührerfolg in Abwasser- und Abfallbehandlungsanlagen basierend auf messbaren Prozessparametern und die Entwicklung von Technologien, die die energetische Optimierung in diesen Anlagen über den Stand der Technik hinaus ermöglichen.

ThWIC: Entwicklung eines Echtzeit-Sensors zum kontinuierlichen Monitoring des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) und weiterer Wassergüte-Parameter, Teilprojekt E

Ressourcenoptimierung durch Systemintegration von Pumpe, Antrieb und Regelsystem für Abwasserpumpen

Machbarkeitsstudie einer Staubabsaugung für Schotterplaniermaschinen

Grossversuch 'gasbetriebene Nutzfahrzeuge'

Zur beschleunigten Einfuehrung zukunftsorientierter Fahrzeugtechniken und deren generellen Einsatz in sensiblen Gebieten (z.B. Innenstaedte, Kurorte) werden die Einsatzreife und die Umweltvorteile von serienmaessig monovalent gasbetriebenen(komprimiertes Erdgas, Fluessiggas) Nutzfahrzeugen in laermarmer Ausfuehrung in einem Grossversuch getestet.Bei diesem Vorhaben werden 4 VW T4 gefoerdert.

Anlagenbezogener Immissionsschutz (Sachsen)

Anlagenbezogener Immissionsschutz, Anlagensicherheit und Störfallvorsorge, Emissionsminderungstechnik, Lärm, Erschütterungen, Stand der Technik, Gemeinsamer Stoffdatenpool des Bundes und der Länder

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt C

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

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