Fuer zahlreiche Fragestellungen im Zusammenhang mit der Deponierung von Abfaellen, der Altlastensanierung, der Grundwassergewinnung und der Nutzung geothermischer Energie sind Modelluntersuchungen im Kluftgestein durchzufuehren. Dabei sind einerseits geringleitende Formationen fuer die Deponierung von Interesse, die eine wirksame geologische Barriere zur Isolierung von Schadstoffen bilden, andererseits geht es um die Bewirtschaftung von Aquiferen zur Grund- und Thermalwassergewinnung. Die Simulation von Stroemungs- und Transportprozessen in klueftig-poroesen Grundwasserleitern und Grundwassergeringleitern stellt spezifische Anforderungen an die modelltechnische Umsetzung, die aus der signifikanten Inhomogenitaet des klueftigen Untergrunds erwachsen. Zur numerischen Simulation solcher Vorgaenge ist das Finite-Elemente-Programmsystem ROCKFLOW entwickelt worden. Das Programm besteht aus einer Reihe von FE-Rechnenkernen (Kernels), welche die prozessspezifischen Differentialgleichungen mittels Galerkin-FEM approximieren. Diese Rechenkerne sind miteinander verknuepfbar (Models), so dass gekoppelte Prozesse (z.B. Tracertransport durch eine Gasstroemung) simuliert werden koennen. Physikalische Prozesse: Folgende physikalische Prozesse sind modellierbar: - Grundwasserstroemung (Sicker- und Kluftstroemung) - Gasstroemung (kompressible Fluide) - Mehrphasenstroemungen (Systeme aus in- und kompressiblen Fluiden) - nicht- (Forchheimer) und liniare Fliessgesetze (Darcy) - hydrodynamische Dispersion (Scheidegger-Ansatz) - Zerfallreaktionen - nicht- (Freundlich, Langmuir) und lineare Gleichgewichtssorption (Henry) - Dichtestroemungen. Numerik: ROCKFLOW ist ein Finite-Elemente-Simulator, wobei verschieden-dimensionale isoparametrische Elemente beliebig im Raum koppelbar sind. Auf der Basis der Methode der gewichteten Residuen wird eine zur prozessbeschreibenden Differentialgleichung aequivalente sog. 'schwache' Integralformulierung abgeleitet. Es stehen verschiedene Loeser zur Verfuegung (Gauss, BiCGSTAB, QMRCGSTAB), um die resultierenden albebraischen Gleichungssysteme zu loesen. Nichtlineare Probleme werden mit Picard- oder Newton-Verfahren behandelt. Gitteradaption: Ab der dritten Version stehen Methoden fuer eine problemangepasste Gitteradaption zur Verguegung. Der Algorithmus zur Gitteradaption basiert auf einem hierarischen Konzept zur Verfeinerung und Vergroeberung gekoppelter verschieden-dimensionaler Elemente. Diskretisierungsfehler koennen entweder mit heuristischen Indikatoren oder einem analytischem Estimator lokalisiert und quantifiziert werden.
Mit detaillierten paläo-ozeanographischen Zeitserien soll das Wechselspiel zwischen nord- und südatlantischen Wassermassen und die Veränderlichkeit des transäquatorialen Wärmestromes rekonstruiert werden. Über Passagen in den Kleinen Antillen fließt warmes Oberflächenwasser aus dem Nordatlantik durch das Tobago Becken in die Karibik. Dieses Wasser fließt weiter in den Golf von Mexiko, dem Ursprungsgebiet des warmen Golfstromes. Das hier beantragte Vorhaben konzentriert sich auf die mikropaläontologische Auswertung von Sedimentmaterial, das im Rahmen der fünften Expedition des internationalen IMAGES Projektes im Juni 1999 im Tobago Becken gewonnen wurde. Feinskalige Paläo-Oberflächentemperaturprofile sollen für die letzten 150.000 bis 200.000 Jahre mit Hilfe der statistischen Bearbeitung der Vergesellschaftung planktonischer Foraminiferen entlang eines 38 m langen Sedimentkernes erstellt werden. Damit sollen kurzfristige Variabilitäten im Warmwasserpool des subtropischen Nordatlantik nachgezeichnet und versucht werden, zeitliche und mechanistische Querbezüge zu den raschen Klimawechsel im nördlichen Nordatlantik abzuleiten.
Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.
Massenbedingte Veränderungen des Meeresspiegels (MVM) sind eine wichtige Komponente des Meeresspiegelbudgets. Ist die MVM bekannt, ist es möglich aus der Kombination mit Daten der Satellitenaltimetrie Informationen zum Wärmehaushalt des Ozeans und damit zum globalen Energiehaushalt zu gewinnen. Neuere MVM Schätzungen basieren maßgeblich auf der Schwerefeld-Satellitenmission GRACE. Diese findet zunehmend auch Anwendung für regionale Studien. Allerdings bestehen zwischen publizierten MVM-Schätzungen aus praktisch identischen GRACE-Daten Diskrepanzen selbst auf der globalen Skale. Jüngere Studien veröffentlichen MVM-Trends zwischen 1,2 und 2,0 mm/a mit unrealistischen Fehlern und beanspruchen die Schließung des Meeresspiegelbudgets im Bereich 0,1-0,2 mm/a. Diese ungeklärten Diskrepanzen beeinträchtigen die Ermittlung gegenwärtiger Änderungen des Ozeanwärmegehalts aus Altimetrie, und in der Folge z. B. die Lokalisierung von Wärmesenken und Wärmetransport. Das Problem ist ebenfalls für das Verständnis und die Prädiktion regionaler Meeresspiegeländerungen in Südost-Asien besonders kritisch. Die zentrale Hypothese dieses Projekts, wie auch bei der ersten Phase des SPP, besteht darin, dass diese Diskrepanzen vor allem aus zwei Ursachen entstehen: (1) methodische Probleme in der Analyse der GRACE-Daten und (2) das ungelöste Problem, glazial-isostatische Ausgleichsbewegungen (GIA) aus den GRACE-Daten zu korrigieren. In der ersten Phase (OMCG-1) wurden zentrale methodische Unterschiede zwischen direkten und inversen MVM Schätzern untersucht. Darüber hinaus hat OMCG-1 das Verständnis über die wichtigsten Schritte zur Trennung des regionalen GIA-Effekts aus der Kombination satellitengeodätischer Verfahren verbessert. OMCG-1 wird den globalen Inversionsansatz weiterentwickeln und beginnen, die Ergebnisse der regionalen GIA-Separation in den globalen Rahmen einzubinden. Die zweite Phase (OMCG-2) soll a) verbesserte Methoden zur Definition von räumlichen Mustern aus Modellensembles untersuchen, b) die unabhängige Schätzung flacher sowie tiefer sterischer Komponenten untersuchen, c) den möglichen Zugewinn durch Einbindung von In-situ-Argo-Daten untersuchen, d) einen zeitreihenbasierten Parameterschätzungsansatz für die regionale Trennung von GIA und Eismassenänderungen implementieren, f) mögliche Biase in regionalen GIA-Schätzungen erklären sowie beheben unter Verwendung zusätzlicher GNSS-Beobachtungen und g) schließlich die Altimetrie über Eisschilden in die globale Inversion einbinden, um die Bestimmung von GIA zu verbessern. OMCG-2 wird physikalische Prozesse direkt quantifizieren, die zur Meeresspiegeländerung auf globaler und regionaler Skale beitragen. Außerdem werden Datensätze für die Modellierung für Projekte innerhalb und außerhalb des SPP bereitgestellt. Insbesondere unsere regionalisierten Daten für Nordeuropa und Südost-Asien werden helfen, Vorhersagen zu verbessern.
Die agnion Operating GmbH & Co. KG wurde im Juni 2010 als Projektgesellschaft gegründet, um die mit dem Vorhaben geplante Holzvergasungsanlage zu betreiben. Am Standort des Biomassehofes Achental in Grassau (Bayern) wird eine hocheffiziente Holzvergasungsanlage mit der neuartigen Heatpipe-Reformer Technologie errichtet. Heatpipes sind hocheffiziente Wärmeübertrager mit großer Leistungsdichte. Der Heatpipe-Reformer ermöglicht es, holzartige Biomasse in ein heizwertreiches Synthesegas umzuwandeln. Dazu wird die Wärme aus der Wirbelschichtbrennkammer durch Heatpipes in den Wirbelschichtreformer gleitet. Dort erfolgt die Reaktion der Biomasse mit Wasserdampf zu Synthesegas. Das Synthesegas wird als Brennstoff in einem eigens für dieses Vorhaben entwickelten Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt. Die erzeugte Wärme wird in das Wärmeversorgungsnetz vor Ort, der erzeugte Strom in das nationale Netz eingespeist. Im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Stromerzeugung können mit dem Vorhaben jährlich 1.500 t CO2-Emissonen und 600.000 t Heizöl eingespart werden. Die geplante Anlage zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Effizienz der Brennstoffausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen zur Verbrennung holzartiger Produkte aus. Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich nicht nur bei der Errichtung neuer, vor allem dezentraler Anlagen in Städten und Gemeinden, sondern auch beim Ersatz bestehender Anlagen.
Der Waermeuebergang und Druckverlust in Regeneratoren werden experimentell und theoretisch untersucht. Hierbei sind profilierte Bleche (glatt und emailliert) als Speichermaterial eingesetzt. Insbesondere wird der Einfluss von Verschmutzung und von Erosion auf den Waermeuebergang und Druckverlust untersucht. Hierzu werden u.a. Versuche in einem Grosskraftwerk in Suedafrika durchgefuehrt, da dort durch die stark aschehaltige Kohle besonders grosse Erosion auftritt. Diese Werte werden mit Ergebnissen verglichen, die bei Windkanalversuchen ermittelt wurden. Ziel der Untersuchungen ist die Bereitstellung von Berechnungsunterlagen fuer eine Optimierung derartiger Anlage hinsichtlich einer vorzugebenden Zielgroesse.
Untersucht werden Waermeuebergang und Druckverlust an gesickten Rohren, die mit Luft durchstroemt werden. Die Beheizung erfolgt durch Warmwasser bzw. Dampf. Die Eigenschaften der Rohre werden sowohl in einer Einzelrohr-Versuchsanlage (dampfbeheizt) wie auch in einer Rohrbuendel-Versuchsanlage (wasserbeheizt) experimentell bestimmt. Die Versuchsdurchfuehrung und Auswertung erfolgt mit Hilfe einer elektronischen Messdatenerfassungsanlage. Ziel der Untersuchungen ist die Verbesserung des luftseitigen Waermeuebergangs der Rohre durch gezielte Aenderung der Rohrsickung. Der Vorteil der gesickten Rohre gegenueber Glattrohren besteht in der gesteigerten Waermeuebertragungsfaehigkeit bei gleichem Druckverlust.
Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit der Fa Josef Gartner in 8883 Gundelfingen unter der Projektverantwortlichkeit von Dr Schulz und Dr Wieland durchgefuehrt. Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, den Wissensstand und die Erfahrungen ueber die Gestaltung einer 'energieoptimalen' Fassade zu vervollstaendigen. In diesem Zusammenhang wurde unter Freilandbedingungen die energetische Qualitaet von insgesamt 11 verschiedenen ausgefuehrten Fassaden in Landzeittests untersucht. Waehrend der Versuchszeit wurden in zwei Messzyklen, die sich jeweils ueber ein gesamtes Kalenderjahr (1985 und 1988) erstreckten, je fuenf Fassadentypen mit dem energetischen Verhalten einer sogenannten Standard- oder Referenzfassadenausfuehrung verglichen. Aus den in Versuchen und durch Simulationsrechnungen gewonnenen Erkenntnissen, die als ein Mass fuer die Betriebskosten eines Gebaeudes angesehen werden koennen, laesst sich fuer den jeweils spezifischen Einzelfall eine Beurteilung der Fassade aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht durchfuehren.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1100 |
| Europa | 60 |
| Kommune | 8 |
| Land | 19 |
| Wirtschaft | 4 |
| Wissenschaft | 526 |
| Zivilgesellschaft | 34 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 1100 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 1100 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1028 |
| Englisch | 141 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 553 |
| Webseite | 547 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 665 |
| Lebewesen und Lebensräume | 693 |
| Luft | 541 |
| Mensch und Umwelt | 1097 |
| Wasser | 493 |
| Weitere | 1100 |