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Entwicklung eines Verfahrens zur Berechnung von Binnenschiffsemissionen

In einer Forschungskooperation mit dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme der Universität Duisburg-Essen wird eine Software (BinEm) entwickelt, die mithilfe der Messung von Luftschadstoffen auf Binnenschiffen unter realen Betriebsbedingungen kalibriert und validiert werden soll. Aufgabenstellung und Ziel Die Schifffahrt soll nach Vorgaben der EU bis zum Jahr 2050 klimaneutral werden. Zur zwischenzeitlichen Reduktion der Treibhausgas- und Schadstoffemissionen werden verschiedene Technologien (z. B. Abgasreinigung) eingesetzt. Um den Einfluss von neuen Technologien auf die Schiffsemissionen abschätzen zu können, sind realistische Angaben zu den emittierten Schadstoffen durch die Binnenschifffahrt notwendig. Die bisher veröffentlichten Emissionsdaten, die der Binnenschifffahrt zugerechnet werden, basieren auf Modellen mit vielen Annahmen, die die Betriebsparameter im realen Einsatz sehr vereinfacht abschätzen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens der BAW und der Universität DuisburgEssen ein Verfahren zur Berechnung der Binnenschiffsemissionen entwickelt. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mit der im Rahmen der Forschungskooperation mit dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) entwickelten Software können Emissionen der Binnenschifffahrt für beliebige Regionen und Schiffsflotten modelliert werden. Damit steht der BAW eine Methode zur Verfügung, die es ermöglicht, den Anteil der Binnenschifffahrt an den Luftschadstoffen abzubilden und den Erfolg von Emissionsminderungsmaßnahmen zu bewerten. Auf Basis dieser Ergebnisse können Entscheidungsträger im BMDV und in der GDWS erfolgversprechende Maßnahmen zur Minderung von Binnenschiffsemissionen gezielt ableiten, geltende Vorschriften anpassen oder neue erlassen. Untersuchungsmethoden Das entwickelte Verfahren besteht aus mehreren Modulen. Zunächst wird der Schiffswiderstand in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit über Grund und der Strömung berechnet (Noß und Kossmann 2021). In dem aktuellen Verfahren wird nun auch der zusätzliche Widerstand bei Kurvendrift berücksichtigt. Hierfür greift das Programm auf einen äquivalenten Geradeauswiderstand zurück und addiert in Abhängigkeit des Driftwinkels einen in einer Datenbank hinterlegten Beiwert für den zusätzlichen Widerstand durch Schräganströmung. Anschließend werden der Gütegrad der Propulsion und die Propellerdrehleistung ermittelt. Mithilfe charakteristischer Propellerfreifahrtdiagramme und Motorenkennfelder sowie leistungsbezogener Faktoren werden final der Kraftstoffverbrauch und die Schiffsemissionen berechnet (Noß und Kossmann 2022). Die Spannweite an Schiffs- und Motorenparametern ist sehr groß. Basierend auf Simulations- und Modellversuchsergebnissen charakteristischer Schiffe (Noß und Kossmann 2021, 2022; Kossmann und Wierczoch 2022) wurden einzelne Widerstandsbeiwerte und der Gütegrad der Propulsion in Abhängigkeit von Schiffsgeschwindigkeit und Wassertiefenverhältnis zu Abladetiefenverhältnis berechnet. Der für die Propulsion verwendete Propeller ähnelt in seiner Geometrie einem charakteristischen Binnenschiffs-Düsen-Propeller. In Abhängigkeit von der berechneten Propulsions- bzw. Bremsleistung, der Schiffsgröße und der Anzahl der Propeller wählt das Verfahren einen passenden Motor in einer Datenbank aus. Diese beinhaltet für schnelllaufende Dieselmotoren mit Leistungen zwischen 400 und 1200 kW Daten zur Motorleistung, Drehzahl und zum spezifischen Kraftstoffverbrauch. Der gewählte Ansatz ist für den Großteil der Flotte sowie Betriebspunkte während einer typischen Streckenfahrt anwendbar. Situationen wie Ausweichmanöver, Ausweichmanöver, Schleusenfahrten oder An- und Ablegemanöver lassen sich mit diesem Ansatz jedoch nicht abbilden.

Wissenschaftliche Unterstützung der Arbeitsgruppe Effizient mobil

In der Verkehrserschließung der Universität Kassel hat sich in der letzen Zeit die Situation zugespitzt: Die Belastung der Straßenbahnlinien zum Holländischen Platz hat stetig zu genommen, starke bis unzumutbare Überfüllung der Bahnen in den Spitzenstunden ist mittlerweile die Regel. Der Übergang der Aus- und Einsteiger von der derzeitigen Haltestelle zur Hochschule ist zudem in der Kapazität an der Grenze bis hin zur Gefährlichkeit. Pläne der Umgestaltung verzögern sich aus verschiedenen Gründen immer wieder. Auch die Situation im Radverkehr ist stark verbesserungswürdig. Der Anteil der Studierenden, die mit dem Rad zur Universität kommen ist im Vergleich zu anderen Hochschulorten immer noch unterdurchschnittlich, die Ursachen sind von der Existenz eines sehr kostengünstigen Zuganges zum ÖV (Semesterticket) bis hin zu der unzureichenden Infrastruktur für Radverkehr in Kassel und einem offenbar fehlenden Bewusstsein der Studierenden vielfältig. Ein höherer Anteil der Studierenden im Fahrradverkehr wäre aber sehr wünschenswert und könnte die Situation im ÖPNV entspannen. Insgesamt muss es darum gehen, die Verkehrserschließung der Universität Kassel so zu gestalten, dass die günstige räumliche Ausganglage der Hochschule auch zu einem nachhaltigen Verkehrsverhalten führt. Dies würde die Universität auch in den Bemühungen um eine insgesamt gute CO2-Bilanz stark stützen. Angesichts der gegenwärtig begrenzten Potenziale der Stadt Kassel (zahlreiche Personalwechsel) und der offensichtlichen Notwendigkeit einer zeitlichen Beschleunigung der naturgemäß durch Planungsverfahren und Bauvorbereitungen langfristigen Prozesse der infrastrukturellen Verbesserung der Hochschulerschließung ist es angebracht, durch wissenschaftliche und organisatorische Unterstützung der Universität einen sinnvollen Beitrag zu leisten. Dabei kommt es darauf an, wissenschaftliches Material anzubieten und durch Unterstützung des Präsidiums im Interesse der Hochschule liegende Maßnahmen frühzeitig zu identifizieren, zu verdeutlichen und ggf. gegenüber der Stadt Kassel zu vertreten. Im Einzelnen werden folgende Aufgaben wahrgenommen: FG Integrierte Verkehrsplanung/Mobilitätsentwicklung (Prof. Holzapfel) - Verbesserte Anbindung aller Standorte an die studentischen Wohnquartiere- Verbindung der verschiedenen Hochschulstandorte über Fahrradstraßen - Überdachte Fahrradstellplätze auf dem Campusgelände - Fahrradhaus/Servicestation mit Meisterwerkstatt (Modell Uni Hamburg) - Förderung von E-Bikes. FG Verkehrsplanung und Verkehrssysteme (Prof. Sommer) - Konkrete Verbesserungsvorschläge im ÖPNV (z. B. Taktung Straßenbahn, verstärkter Einsatz von Bussen, die das Campusgelände direkt anfahren) - Verbesserung von Jobticket/Semesterticket - Intermodale Angebote - Mobilitätsportal im Intranet. Beide Fachgebiete bearbeiten die Aufgaben einer stärkeren Beteiligung der Universität an KONRAD sowie des Aufzeigens von Mobilitätsmöglichkeiten für Mitarbeiter in Form eines Welcome-Pakets. (Text gekürzt)

Einrichtung eines laenderuebergreifenden Pool-Systems fuer Mehrwegverpackungen zur Schonung der Umwelt

Das internationale Pool-System fuer Mehrwegfischtransportverpackungen ist aufgebaut und etabliert sich zunehmend im Markt. 1996 konnten ueber 1,6 Mio. Vermietungen von Mehrwegboxen erzielt werden. Zur Zeit wird noch an der Entwicklung einer massgeschneiderten EDV-Loesung fuer unser internationales Mehrwegsystem gearbeitet.

Adaptives Robustes Emissionsarmes Autonomes Transportsystem zur AI-gestützten Rohstoffgewinnung, Teilvorhaben 1: Autonomiesystem

Wasserstoffstraßenbahn der neusten Generation, Teilvorhaben: Realisierung eines ganzheitlichen Straßenbahnkonzeptes sowie konstruktive und systemseitige Entwicklung der Fahrzeugbaugruppen und Systeme

Aktionsprogramm: Modellvorhaben der Raumordnung (MORO), Erreichbarkeiten und Mobilitätsansprüche innerhalb großräumiger Verantwortungsgemeinschaften

Im Rahmen des Projektes werden die Erreichbarkeiten und Mobilitätsansprüche in Metropolregionen in Deutschland untersucht. Das Ziel ist die Ableitung von Empfehlungen aus regional- und raumplanerischer Sicht für die Weiterentwicklung und Anpassung der Verkehrssysteme insbesondere im Regional- und Fernverkehr. Ausgangslage: Die Leitbilder der Raumentwicklung in Deutschland verfolgen den strategischen Ansatz der vernetzten 'großräumigen Verantwortungsgemeinschaften' zwischen Städten, Metropolen und ländlichen Wachstumsregionen sowie peripheren und strukturschwachen Regionen. Die im Leitbild 'Wachstum und Innovation' dargestellten Verflechtungsräume erstrecken sich weit über das engere Stadt-Umland oder die Kooperation von benachbarten Städten hinaus und überschreiten administrative Grenzen. Ziel: Gegenstand der MORO-Studie ist die Untersuchung der verkehrlichen Vernetzung zur Wahrnehmung der gemeinsamen großräumigen Verantwortung in metropolitanen Großregionen. Zu klären ist, welche passfähigen Netzkonzeptionen, Achsenkonzepte sowie Verkehrsverbünde vorliegen und inwiefern die heute vorhandenen An- oder Verbindungen der raumordnerischen Vorstellung großräumiger Verantwortungsgemeinschaften gerecht werden. Als Bewertungsmaßstab sollen die 'Richtlinien für integrierte Netzgestaltung' (RIN) der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen dienen. Darin sind Planungshilfen für die integrierte Verkehrsnetzplanung vorgegeben, die Aspekte der Raum- und Umweltplanung einbeziehen. Es soll überprüft werden, inwieweit die Ergebnisse der RIN-Bewertung in Einklang gebracht werden können mit der künftigen Politik für das transeuropäische Verkehrsnetz. Die Auswertungsmethode der Phase I beinhaltet die Anwendungen der RIN und führt eine vergleichende Bewertung der Netzqualitäten von großräumigen Verantwortungsgemeinschaften durch. Ziel der Untersuchung ist die Ableitung von Empfehlungen aus regional- und raumplanerischer Sicht für die Weiterentwicklung und Anpassung der Verkehrssysteme insbesondere im Regional- und Fernverkehr.

Technologien für besonders langlebige Leistungselektronik, Technologien für besonders langlebige Leistungselektronik - ARCHIMEDES

CO2-Fußabdruck des IKT Sektors: Pilotprojekte testen Methodologien zur Erfassung von Energieverbrauch und Emissionen der Technologiebranche

Zu den wichtigsten Vorhaben der Digital Agenda for Europe (DAE) gehört die Etablierung eines gemeinsamen methodischen Standards zur Erfassung der Energieintensität und der CO2-Emissionen, die bei Herstellung, Transport oder Verkauf von IKT Produkten, Netzwerken oder Dienstleistungen anfallen. Die Industrie der Informations- und Kommunikationstechnologie soll diesen methodischen Rahmen zugleich leicht übernehmen und anwenden können. Um diese Ziele zu erreichen, wurde eine Reihe von Pilotprojekten durchgeführt. Dieser Bericht, den Ecofys gemeinsam mit Quantis und Bio Intelligence Service für die Europäische Kommission erstellte, präsentiert die Ergebnisse aus den Projekten. Die Ergebnisse der Testläufe geben: - den Normorganisationen (SDOs) und der Industrie Rückmeldung, welche nächsten Schritte erforderlich sind, um die Kompatibilität der Methoden sicherzustellen. - den IKT Unternehmen die Sicherheit, dass die Methoden zuverlässig und kosteneffizient sind und sich sowohl im Unternehmen selbst als auch entlang der Lieferkette problemlos einsetzen lassen. - der Europäischen Kommission Aufschluss darüber, auf welche Weise sie ihre Ziele zukünftig am besten umsetzen kann.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1357: MIKROPLASTIK - Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze; MICROPLASTICS - Understanding the mechanisms and processes of biological effects, transport and formation: From model to complex systems as a basis for new solut, Teilprojekt C 05: Abbau und Verhalten von Kunststoffen und deren Mikroplastik-Partikeln in technischen Systemen der Wasser- und Abfallwirtschaft

Teilprojekt C05 hat zum Ziel, den wichtigen Eintragsweg für Kunststoffe, in Form von Mikroplastik, in die Umwelt aus technischen Anlagen (MP) mechanistisch aufzuklären. Gleichzeitig sollen neue Ansätze verfolgt werden, die zur Vermeidung bzw. Reduktion von MP aus Standardkunststoffen maßgeblich beitragen sollen. Zu diesem Zweck sollen Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Nylon, Polyethylenterephthalat, Polyisopren und Polyvinylchlorid durch Beschleuniger (in situ) in ihren Oberflächeneigenschaften für die Biofilmbildung modifiziert und dadurch unter Prozessbedingungen biologisch angreifbar und abbaubar gemacht werden. So können auch Standardkunststoffe umweltverträglicher bezüglich der MP-Partikel Bildung werden. Damit geht TP C05 weit über die bislang üblichen eher deskriptiven Studien zu MP in technischen Anlagen und der Umwelt hinaus. Folgende zentrale Fragen sollen in TP C05 in Hinblick MP-Partikel in technischen Anlagen der Abfall- und Abwasserwirtschaft beantwortet werden: 1. Kommt es in den Anlagen zu spezifischen (biologischen) Abbau- und Degradationsvorgängen? 2. Wie hängen die zu beobachtenden Prozesse von MP-Charakteristika (Materialsorte, Zusammensetzung, Größe, Morphologie, Beschichtung) ab, ? 3. Lassen sich die Vorgänge ('Bioabbaubarkeit') durch gezielte Modifikation der Partikeloberfläche vor oder in den Anlagen beschleunigen? 4. Welche ökologischen Konsequenzen einer Ausbringung der (modifizierten) Partikel in die Umwelt und hier vor allem in den Boden lassen sich postulieren?

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Der Einfluss von Kohlenstoff- und Stickstoffverfügbarkeit auf den mikrobiellen Phosphorumsatz in verschiedenen Waldböden

Im Rahmen des Projektes sollen mikrobielle Umsetzungsprozesse von Phosphor in Waldböden untersucht werden und Treiber für die entsprechenden Populationen und deren Aktivitätsmuster beschrieben werden. Darüber hinaus werde die entsprechenden Aufnahme und Transportsysteme für Phosphat der am Umsatz beteiligten Mikroorganismen in Abhängigkeit der Verfügbarkeit von Phosphat und anderen Nährstoffen untersucht um Konkurrenzphänomäne mit Pflanzen besser zu verstehen. Daher werden unterschiedliche Bodenkompartimente untersucht, die jeweils einen entsprechenden Gradienten an Nährstoffen abbilden (Streuschicht - rhizosphere - bulk soil). Es sollen molekulare, metagenomische Methoden eingesetzt werden um die Struktur und Funktionsweise der jeweiligen Mikrofloren zu erfassen und deren Regulation zu beschreiben. Die Dynamik der entsprechenden Populationen und deren Aktivität soll mittels quantitativer real time PCR Verfahren und enzymatischer Ansätze beschrieben werden. Ziel der Arbeiten soll es vor allem sein den mikrobiellen Phosphorumsatz in den jeweiligen Bodenkompartimenten rekonstruieren zu können und im Rahmen der Modellentwicklung auch auf größeren Skalen abschätzen zu können.

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