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Fachliche Beratung und Mitarbeit bei der Weiterführung des Umweltmanagementsystems an der TU Dresden

Seit dem 8. Januar 2003 ist die TU Dresden in das EMAS-Verzeichnis bei der IHK Dresden eingetragen und somit die erste technische Universität mit einem validierten Umweltmanagementsystem nach EMAS (Registrierungsurkunde). Die Validierung ist insbesondere auf den erfolgreichen Abschluss des Projektes 'Multiplikatorwirkung und Implementierung des Öko-Audits nach EMAS II in Hochschuleinrichtungen am Beispiel der TU Dresden' zurückzuführen. Mit der Implementierung eines Umweltmanagementsystems ist zwar ein erster Schritt getan, jedoch besteht die Hauptarbeit für die TU Dresden nun, das geschaffene System zu erhalten und weiterzuentwickeln. Für diese Aufgabe wurde ein Umweltmanagementbeauftragter von der Universitätsleitung bestimmt. Dieser ist in der Gruppe Umweltschutz des Dezernates Technik angesiedelt und wird durch eine Umweltkoordinatorin, den Arbeitskreis Öko-Audit, die Arbeitsgruppe Öko-Audit und die Kommission Umwelt, deren Vorsitzende Frau Prof.Dr. Edeltraud Günther ist, tatkräftig unterstützt. Die Professur Betriebliche Umweltökonomie arbeitet in dem Arbeitskreis und der Arbeitsgruppe Öko-Audit mit und steht dem Umweltmanagementbeauftragten jederzeit für fachliche Beratung zum Umweltmanagement zur Verfügung. Ein wesentlicher Erfolg der TU Dresden auf dem Weg zu einer umweltbewussten Universität ist die Aufnahme in die Umweltallianz Sachsen, die am 08. Juli 2003 stattgefunden hat. Informationen zum Umweltmanagementsystem der TU Dresden sind unter 'http://www.tu-dresden.de/emas' zu finden.

Ökoeffizienz der Entsorgung in Bayern, Deutschland und der Schweiz

Im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umwelt hat bifa den erstmals 2003 durchgeführten Ökoeffizienzvergleich der Entsorgungsstrukturen Bayerns, Deutschlands und der Schweiz erweitert und aktualisiert. Die Ergebnisse aus dem Jahr 2003 zeigten, dass der bayerische Weg zur Gestaltung der Abfallwirtschaft in seiner Ökoeffizienz im Vergleich mit den Entsorgungsstrukturen der Schweiz und dem deutschen Durchschnitt am besten abschnitt. Nach der, im Rahmen der aktuellen Beauftragung, durchgeführten Datenaktualisierung, der Bilanzierung zusätzlicher Wertstoffströme und der Berücksichtigung des Verbots der Ablagerung nicht vorbehandelter Abfälle rücken die Entsorgungsstrukturen hinsichtlich Ihrer Ökoeffizienz deutlich enger zusammen. Die Entsorgungsstruktur Bayerns weist im Vergleich zur Entsorgungsstruktur Deutschlands zwar noch ein geringfügig besseres ökologisches Gesamtergebnis auf, ist aber gleichzeitig mit leicht höheren Gesamtkosten verbunden. Die Entsorgungsstruktur der Schweiz ist etwas weniger ökoeffizient. Die Ursachen dafür sind eine geringere Umweltentlastung im ökologischen Gesamtergebnis, gepaart mit vergleichsweise hohen Entsorgungskosten. Methoden: Analyse und Moderation sozialer Prozesse, Ökobilanzierung und Systemanalyse, Ökonomie und Managementberatung.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2115: Synergie von Polarimetrischen Radarbeobachtungen und Atmosphärenmodellierung (PROM) - Verschmelzung von Radarpolarimetrie und numerischer Atmosphärenmodellierung für ein verbessertes Verständnis von Wolken- und Niederschlagsprozessen; Polarimetric Radar Observations meet Atmospheric Modelling (PROM) - Fusion of Radar Polarimetry and Numerical Atmospheric ..., Evaluierung und Verbesserung von konvektionszulassenden Simulationen des Lebenszyklus konvektiver Stürme mit Hilfe polarimetrischer Radardaten

Konvektive Stürme sind verantwortlich für Unwetter, wie z.B. großer Hagel, Sturzfluten und starke Windböen. Ein kritischer Faktor, der bestimmt, wie schädlich diese Ereignisse sind, ist die Wolkenmikrophysik innerhalb des konvektiven Systems. Die Prozesse der Wolkenmikrophysik tragen direkt zur Bildung von großem Hagel und Regen bei, verändern aber zusätzlich die Umgebung, in der sich die Konvektion durch latente Erwärmung und Abkühlung entwickelt. Diese Veränderungen in der Struktur des konvektiven Sturms wirken sich dann auch darauf aus, welche mikrophysikalischen Prozesse wo im Sturm aktiv sind . Über die Existenz dieser komplexen Wechselwirkungen wurde in zahlreichen Publikationen berichtet. Allerdings gibt es bisher keine Studien, die einen systematischen Ansatz zur Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Wolkenmikrophysik und konvektiver Dynamik verfolgen. In diesem Projekt werden wir eine systematische Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Prozessen der Wolkenmikrophysik, der Struktur konvektiver Systeme und dessen Lebenszyklus sowie der daraus resultierenden Unwetterlage durchführen. Modellsimulationen mit ICON (~1 km Auflösung) werden anhand der mikrophysikalischen Prozesse, der Sturmstruktur und des Lebenszyklus von Dual-Polarisations-Radardaten ausgewertet.Das Hauptziel dieses Projektes ist es, einen Rahmen für die Verbesserung der konvektionszulassenden Simulation von schweren konvektiven Wetterereignissen zu schaffen. Dies wird erreicht durch 1) Analyse der Prozesse der Wolkenmikrophysik, die für die Erzeugung von Niederschlägen, die zu einem Schadensereignis führen, am wichtigsten sind, 2) Evaluierung, wie gut der Lebenszyklus, die Sturmstruktur und die mikrophysikalischen Prozesse von konvektiven Stürmen, die von ICON simuliert werden, den polarimetrischen Radarbeobachtungen entsprechen. 3) Untersuchung der Empfindlichkeit der Sturmstruktur und des Lebenszyklus für die Darstellung mikrophysikalischer Prozesse.Daher wird das ICON-Modell modifiziert, um die mikrophysikalischen Prozessraten in 3D auszugeben. Mikrophysikalisches "Piggybacking" wird ebenfalls integriert, um rein mikrophysikalische Effekte von gekoppelten mikrophysikalisch-dynamischen Effekten zu trennen.Am Ende dieses Projektes werden wir in der Lage sein, die derzeitige Fähigkeit von ICON zusammenzufassen, konvektive Stürme und deren schädliche Niederschläge zu simulieren, zu identifizieren, welche Prozesse für die Erzeugung der schädlichen Niederschläge am wichtigsten sind, und Verbesserungen zu empfehlen, um aktuelle Mängel im Modellsystem zu beheben. Das Endergebnis wird nicht nur ein verbessertes Verständnis der realen und modellierten Konvektion sein, sondern auch spezifische Empfehlungen zur Verbesserung der Vorhersage von schädliche Niederschläge aus Konvektion geben.

Integration von Qualitätsparametern bei der Energieoptimierung von Wassergewinnungen - Entwicklung eines ganzheitlichen Optimierungsansatzes, Teilvorhaben: Praktische Anwendung der erarbeiteten Optimierungsansätze

In zahlreichen Forschungsprojekten wurden bereits Energieverbräuche und Energieeinsparpotentiale in den Bereichen Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung über separate Systemanalysen untersucht. Nur wenige Forschungsprojekte, wie z.B.das BMBF-geförderte ENERWA-Vorhaben, haben durch die gekoppelte Betrachtung der genannten Bereiche einen ganzheitlichen energetischen Betrachtungsansatz der wasserwirtschaftlichen Wertschöpfungskette erarbeitet. Aber auch diese Ansätze haben bei der energetischen Betrachtung die Wasserressource ausgegrenzt. Ein wichtiger Grund für das Fehlen solcher integrativer Betriebsstrategien ist, dass die Entwicklung innovativer Ansätze mit einem hohen Personalaufwand und finanziellen Risiko verbunden ist, welche im Betrieb durch die Wasserunternehmen nicht geleistet werden kann. Optimierungsmaßnahmen orientieren sich deshalb gemeinhin ausschließlich an den allgemein anerkannten Regeln der Technik und können nur selten darüber hinaus erprobt werden. Das vorliegende Vorhaben zielt daher darauf ab, diese Lücke bestehender Optimierungsansätze zu schließen, indem es intelligente, praxisorientierte Analysewerkzeuge zur integrierten qualitäts- und energieoptimierten Steuerung von Brunnengalerien für Anlagenbetreiber entwickelt. Hierbei kommen innovative Analysemethoden aus den Bereichen Big Data und KI zur Anwendung, um die bereits in der Praxis angewendete Methoden zur energetischen Optimierung von Pump- und Verteilungssystemen in der Wassergewinnung und die durch Grundwasserdargebot und -qualität vorgegebenen Limitierungen bzw. Optimierungspotentiale zu verbinden. Aufbauend auf den praktischen Erkenntnissen wird eine fachlich anerkannte Optimierungsmethodik, bestehend aus praxisorientierten Leitfäden und Tools, entwickelt, welche die wasserwirtschaftliche Nutzung von Einzelbrunnen und Brunnengalerien fokussiert und somit Wasserversorgungsunternehmen und Industriebetriebe mit eigener Wassergewinnung adressiert.

Projektierung, Vorkalkulation und Optimierung von Abwasseranlagen in Chemiebetrieben

Entwicklung allgemeingueltiger systematischer Richtlinien fuer die Projektierung, Kostenermittlung und technisch-wirtschaftliche Optimierung der Abwasseranlagen in Chemiebetrieben.

Sonderforschungsbereich (SFB) 990: Ökologische und sozioökonomische Funktionen tropischer Tieflandregenwald-Transformationssysteme (Sumatra, Indonesien), Teilprojekt B07: Funktionelle Mykorrhizadiversität längs eines tropischen Landnutzungsgradienten

Wie Wurzeln mit ihrem assoziierten Pilzmikrobiom biogeochemische Kreisläufe in tropischen Ökosystemen beeinflussen, ist kaum verstanden. Unsere bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die intensive Umwandlung tropischer Regenwälder in Gummibaum- und Ölpalmenplantagen verschiedene Eigenschaften der Wurzelgemeinschaft veränderte und dies mit Verlusten von Ökosystemfunktionen des Bodens korrelierte. Um kausale Verbindungen zwischen diesen Beobachtungen zu analysieren, soll der Einfluss von Laubstreuqualität, pflanzlichem Artenreichtum und ökologischen Bedingungen auf taxonomische und funktionelle Diversität des pilzlichen Wurzelmikrobioms experimentell untersucht werden.

Governance nachhaltiger Entwicklung in globalen Systemen inter-regionaler Fernwirkungen (GOVERNECT)

Probleme nachhaltiger Entwicklung entstehen nicht nur lokal oder global, sondern auch aufgrund von spezifischen Verbindungen zwischen voneinander weit entfernten Regionen. Diese global 'fernverbundenen' (telecoupled) Systeme stehen zunehmend im Blick interdisziplinärer Forschung zu Landnutzungswandel und sozial-ökologischen Systemen. Politikwissenschaftliche und andere Governance-bezogene Arbeiten haben bislang schwerpunktmäßig den Staat, globale Institutionen oder Mehrebenensysteme in den Blick genommen und 'fernverbundene' Phänomene außer Acht gelassen. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel von GOVERNECT, erste Ergebnisse der sozial-ökologischen Systemforschung für die Governanceforschung fruchtbar zu machen. Aufbauend auf der Literatur zu Global Environmental Governance, sozial-ökologischen Systemen, Global production networks, Mehrebenen- und polyzentrischer Governance sowie zu Policykohärenz und Umweltpolitikintegration wird GOVERNECT die Governance globaler Fernwirkungen systematisch untersuchen. Was bedeuten diese Phänomene für die Steuerbarkeit globaler ökologischer Nicht-Nachhaltigkeit? Wie reagieren Staaten, Zivilgesellschaft und Unternehmen auf die genannten Herausforderungen? Den empirischen Forschungsgegenstand bilden eine detaillierte Fallstudie sowie ca. 15 vergleichende Fallstudien. Auf der Basis von Vorarbeiten der Antragsteller(in) untersucht die detaillierte Fallstudie die inter-regionale Soja-Warenkette zwischen Brasilien (Rio Grande do Sul) und Deutschland (Niedersachsen) in Bezug auf ihre wechselseitigen Nachhaltigkeitsimplikationen. Aufbauend auf der Analyse existierender Akteursnetzwerke und Governance-Institutionen als Mehrebenensystem (inkl. ihrem Zusammenspiel, Polyzentrizität, Policykohärenz und Umweltpolitikintegration) entwickelt das Projekt explorativ-strategische Governance-Szenarien. Gemeinsam mit relevanten politischen Entscheidungsträger/inne/n und Interessenvertreter/inne/n sollen dabei Plausibilität und Wirkungen möglicher Governance-Optionen diskutiert werden. Um zu einem breiteren Verständnis der Governance-Fragen von globalen Fernwirkungen zu gelangen, sollen parallel ca. 15 weitere Fallstudien durchgeführt werden, die im Wesentlichen auf Sekundärmaterial basieren. Dies erlaubt ein breiteres 'mapping' möglicher Typen von Fernwirkungen und Governance-Systemen in unterschiedlichen Kontexten, einen vertieften Einblick in die Governance-Herausforderungen und -optionen mehrerer 'telecoupled systems' aus dem Blickwinkel eines einzelnen politischen Systems (Deutschland) sowie die Identifizierung kausaler Wirkbeziehungen. GOVERNECT ist das erste Vorhaben, das die jüngst entwickelten Systemkonzepte von 'telecoupling' auf der Basis systematischer empirischer Forschung für die Global-Environmental-Governance-Forschung fruchtbar macht. Im Unterschied zu bisherigen Arbeiten werden hier die Governance-Institutionen (oder ihr Fehlen) in ihrem tatsächlichen nachhaltigkeitsrelevanten Kontext analysiert.

IWaTec - Integrated Water Technologies

Egypt passed a revolution and changed its political system, but many problems are still lacking a solution. Especially in the field of water the North African country has to face many challenges. Most urgent are strategies to manage the limited water resources. About 80% of the available water resources are consumed for agriculture and the rest are for domestic and industrial activities. The management of these resources is inefficient and a huge amount of fresh water is discarded. The shortage of water supply will definitely influence the economic and cultural development of Egypt. In 2010, Egypt was ranked number 8 out of 165 nations reviewed in the so-called Water Security Risk Index published by Maplecroft. The ranking of each country in the index depends mainly on four key factors, i.e. access to improved drinking water and sanitation, the availability of renewable water and the reliance on external supplies, the relationship between available water and supply demands, and the water dependency of each countrys economy. Based on this study, the situation of water in Egypt was identified as extremely risky. A number of programs and developed strategies aiming to efficiently manage the usage of water resources have been carried out in the last few years by the Egyptian Government. But all these activities, however, require the availability of trained and well-educated individuals in water technology fields. Unfortunately, the number of water science graduates are decreasing and also there are few teaching and training courses for water science offered in Egypt. However, there is still a demand for several well-structured and international programs to fill the gap and provide the Egyptian fresh graduates with the adequate and up-to-date theoretical and practical knowledge available for water technology. IWaTec is designed to fill parts of this gap.

Generierung eines offenen meteorologischen Datensatzes mit zeitlich und räumlich hoher Auflösung für die Energiesystemanalyse und -wirtschaft, Teilvorhaben: Erstellung und Demonstration eines angepassten meteorologischen Datensatzes für die Energiesystemanalyse und -wirtschaft

Im Projektvorhaben MEDAILLON wird ein neuer offener meteorologischer Datensatz erstellt, welcher sich als Standarddatensatz für Anwendungen in der Energiewirtschaft etablieren soll. Der Datensatz soll Deutschland abdecken, eine räumliche Auflösung von 250m aufweisen und Zeitreihen ausgewählter meteorologischer Parameter (Wind, Globalstrahlung, Temperatur usw.) für einen Zeitraum von 15 Jahren in 15-minütiger Auflösung bereitstellen. Zusätzlich wird die Möglichkeit zur Integration des Datensatzes in einen europäischen Wetterdatensatz sowie eine Bereitstellung von Informationen zur zeitlichen und räumlichen Unsicherheit angestrebt. Durch eine frühzeitige Nutzereinbindung wird die Entwicklung des Datensatzes entsprechend der Nutzeranforderungen sichergestellt. Für die technische Umsetzung werden neue Ansätze aus dem Bereich der Wettermodell-Reanalyse-Ensembles, aber auch die Anwendung von strömungsmechanischen, statistischen und Machine-Learning-Verfahren eingesetzt. Als Projektkoordinator verfolgt das Fraunhofer IEE das übergeordnete Ziel, die verschiedenen Teilvorhaben zu verknüpfen, zu lenken und den Fortschritt zu überwachen, um einen erfolgreichen Projektablauf und -Abschluss zu gewährleisten. Die inhaltlichen Ziele des Fraunhofer IEE umfassen primär die Erarbeitung und Erprobung von Methoden zur (1) Kombination verschiedener Reanalyse-Datensätze innerhalb eines Multi-Model-Ensembles sowie (2) zur Erhöhung der räumlichen Auflösung der Modelldaten mit PYWAsP im flachen Gelände und in Zusammenarbeit mit menzio mit RANS CFD im komplexen Gelände. Des Weiteren zielen die Arbeiten des Fraunhofer IEE auf eine nachhaltige Nutzung der Daten ab. Dies beinhaltet die Bearbeitung der Use Cases zur Evaluierung des Nutzens des neuen Datensatzes innerhalb der Systemanalyse sowie im Stromnetzrelevanten Anwendungsfall Freileitungsmonitoring. Darüber hinaus hat das IEE zum Ziel, die verbesserten Wetterdaten der Öffentlichkeit frei zur Verfügung zu stellen.

Saisonale Kaeltespeicherung im Erdreich

Zielsetzung: Bereits 1987 wurde in einem Firmengebaeude in Wetzlar erstmals der Erdsondenteil einer erdgekoppelten Waermepumpe als Kaeltespeicher benutzt und direkt zur Kuehlung eines Konferenzraumes im Sommer herangezogen. Nunmehr sollen durch weitere Untersuchungen die Einsatzfaehigkeit und Auslegungskriterien fuer derartige energiesparende Raumkuehlungsanlagen festgestellt werden. Arbeiten und bisherige Ergebnisse: In zwei Gebaeuden (Technorama, Duesseldorf, und Betriebsgebaeude Geotherm, Linden) wird eine Raumkuehlung mit Kaeltespeicherung im Erdreich betrieben. Dabei ist in Linden nur die direkte Kaelterueckgewinnung vorgesehen, waehrend in Duesseldorf zur Deckung des Spitzenbedarfs reversible Waermepumpen zugeschaltet werden koennen. Beide Anlagen haben im Sommer 1991 voll zufriedenstellend gearbeitet. Studien fuer den Einsatz in anderen Gebaeuden liegen vor; fuer die Auslegungsrechnung wurden PC-Programme der Universitaet Lund, Schweden, eingesetzt. In einem eigenen Projekt wurde ein Bericht zum Stand der Technik erstellt.

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