Mit Hilfe von mikrotheoretisch fundierten umweltökonomischen Modellen wird der durch den Einsatz verschiedener umweltpolitischer Instrumente induzierte umwelttechnische Fortschritt modelliert. Interessant sind dabei insbesondere Probleme einer Second Best Welt, bei der neben den zu bekämpfenden Umweltproblemen andere Störungen des allokativen Systems bestehen. Dies können z.B. Spillover Effekte bei der Einführung von Innovationen, Abweichungen zwischen privater und sozialer Diskontrate oder Informationsasymmetrien sein.
Untersuchung spezieller Anwendungsfälle für Beschichtungen um Anwendungsempfehlungen zu formulieren, Merkblätter zu erstellen sowie neue Prüfungsrichtlinien zu erarbeiten. Reperaturbeschichtungen (Smart Repair), die Beschichtung nichtrostender Stähle und Oberflächennitrierung stehen im Fokus der Untersuchungen.
Aufgabenstellung und Ziel
Die wässrigen Umgebungen, welchen Wasserbauten ausgesetzt sind, stellen häufig besonders hohe Ansprüche an den Bauwerksschutz. Das gilt insbesondere für den Korrosionsschutz von Stahlkomponenten. Organische Beschichtungsstoffe wie Epoxide und Polyurethane aus Erdölerzeugnissen bieten für einen überwiegenden Teil an Anwendungsfällen eine effektive Methode zum flächigen Korrosionsschutz. Durch die Adaption technischer Neuerungen und Lösungen, die bisher im Stahlwasserbau keine Anwendung finden, ist es denkbar, die bisherigen Korrosionsschutzstrategien sinnvoll zu ergänzen. Bereiche mit Optimierungspotenzial sind die Kosten, die Ökobilanz und die Vermeidung häufig auftretender Probleme. Ziel ist es daher, alternative Oberflächenbehandlungen eingehend zu untersuchen, um den Korrosionsschutz zukünftig effizienter gestalten zu können. Die BAW reagiert damit auf den allgemeinen Bedarf seitens der WSV bzw. der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter. Der konkrete Fokus liegt auf den Themen:
- Verbesserte Reparaturkonzepte (Smart Repair / Spot Repair)
- Einsatz von (Plasma-)Nitrierungen als Korrosionsschutz
- Adressierung von Haftungsproblemen auf nichtrostenden Stählen
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Kleinflächige Schadstellen am Korrosionsschutz und das daraus resultierende Auftreten von Korrosion sind ein häufiges Bild bei Inspektionen von Bestandsbauten. Sie wirken sich zwar negativ auf die Substanz aus, rechtfertigen aber oft nicht den Aufwand einer vollständigen Erneuerung der Beschichtung. In solchen Fällen stellt die lokale Instandsetzung geschädigter Stellen mit SpotRepair-Beschichtungen eine angemessene Gegenmaßnahme dar (BAW 2020). Diese stellen den Korrosionsschutz wieder her und unterbinden die weitere Korrosion, bis eine Erneuerung des gesamten Korrosionsschutzes wirtschaftlich sinnvoll ist. Gleichzeitig haben Spot-Repair-Beschichtungen i. d. R. den Vorteil, dass sie schnell und einfach angewendet werden können und nicht von Fachfirmen ausgeführt werden müssen. Das Interesse der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter an dieser Technik zeigt sich deutlich an der Nachfrage nach Spot-Repair-Schulungen, welche die BAW bereits seit einigen Jahren anbietet. Eine große Hürde für die Adaption der Reparaturtechniken in der WSV ist die Auswahl geeigneter Systeme. Für den flächigen Korrosionsschutz kann ein geeigneter Beschichtungsstoff aus der „Liste der zugelassenen Systeme“ der BAW ausgewählt werden. Ein entsprechendes Verfahren für Reparatursysteme wird im Rahmen dieser Untersuchung erarbeitet.
Das Nitrieren von Stählen für die Härtung von Werkstücken bewährt sich bereits seit über 100 Jahren. Es ist ebenfalls bekannt, dass bestimmte Verfahren auch für den Korrosionsschutz unter atmosphärischen Bedingungen geeignet sind. Welche Verfahren sich jedoch auch im Stahlwasserbau für die WSV bewähren und sich als wertvolle Ergänzung zu den bisherigen Korrosionsschutzstrategien erweisen könnten, ist bisher kaum untersucht worden (Baier et al. 2011).
Nichtrostende Stähle (NiRoSta) sind selbst gegenüber typischen korrosiven Einflüssen im Stahlwasserbau weitgehend inert, können jedoch durch Bimetallkorrosion die Korrosion anderer in Kontakt befindlicher Metalle beschleunigen. Daher kann auch eine Beschichtung von NiRoSta sinnvoll sein. Allerdings treten insbesondere bei Beschichtungen auf NiRoSta in Gegenwart von Wasser oder bei dauerhaft hoher Luftfeuchtigkeit häufig Enthaftungsprobleme auf (Funke und Zatloukal 1978). Daher sollen verschiedene Vorbehandlungen von NiRoSta untersucht werden, um diesem Problem im Wasserbau zukünftig besser vorbeugen z
Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, Microgrid, entworfen. Im Anschluss werden Mobilitätsalgorithmen für die Nutzung von batterieelektrischen Fahrzeugen als mobile Energiespeicher entwickelt, die temporäre Selbstversorgung von Teilnetzen ermöglichen. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet und anhand des dadurch erarbeiteten Know-hows weiter verbessert. Das übergeordnete Ziel des Projektes DymoBat ist die Entwicklung von marktfähigen Lösungen für die zukünftige Stromnetzverwaltung zur Nutzung von verteilten Energieressourcen auf Basis der Anwendung von 5G-Technologien.
Ziel des Projekts ist es, ein Konzept für die Schaffung einer Datenbasis zu erarbeiten, welche es ermöglicht, den CO2-Fußabdruck von Lebensmitteln in Deutschland möglichst akkurat in Form eines Klimalabels darstellen zu können. Dabei soll untersucht werden, bis zu welcher Grenze an Validität man bei einer Berechnung von CO2-Fußabdrücken von Lebensmitteln kommen kann und sollte. Der zu entwickelnde Ansatz der Abbildung von CO2-Fußabdrücken soll (1) zeitreihenfähig sein, da sich die Werte durch neue Technologien und Verfahren im Zeitablauf verändern, (2) unterschiedliche Produktionsweisen abbilden können, z.B. konventionelle und ökologische Landwirtschaft, (3) Szenario-fähig sein, um künftige Entwicklungen abschätzen und bewerten zu können, sowie (4) transparent dokumentiert und öffentlich zugänglich sein. Methodisch werden im Projekt Ökobilanzierungen (LCA-Methode) als bottom-up-Ansatz mit dem Top-Down-Ansatz der Input-Output-Analyse des deutschen Agrarsektors und des nachgelagerten Ernährungssektors kombiniert, um aus der Kombination beider Perspektiven zu möglichst validen footprint-Analysen zu kommen. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Vergleich konventioneller und ökologischer Produktionsweisen. So soll auch untersucht werden, ob ein Klimalabel mehr Nachhaltigkeitsvariablen (und welche) als den CO2-Fußabdruck von Lebensmitteln abbilden sollte, um die Klimawirkung von Lebensmitteln umfassender darstellen zu können und um dem Ökolandbau gerecht zu werden. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt neben der inhaltlichen Arbeit auf der Wissenschaftskommunikation und der allgemeinverständlichen Kommunikation der Projektinhalte und-ergebnisse in die breite Öffentlichkeit, was durch die gesellschaftliche Relevanz des bearbeiteten Themas besonders wichtig erscheint. Die Vernetzung mit Expert*innen und Wissenschaftler*innen, die im nationalen und internationalen (v.a. europäischen) Kontext zum selben Thema arbeiten, ist ein weiteres bedeutsames Projektziel.