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The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach

In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Forschung und Technologietransfer

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. Der Fokus des wbks liegt einem Demonstrator für die automatisierte Demontage unter Berücksichtigung der genannten Herausforderungen. Der Demonstrator bildet Aspekte der Handhabung und Qualitätssicherung ab und ist für verschiedene Stackdesigns befähigt.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Demontage Konzept

Dem Projektvorhaben liegt folgende Problemstellung zu Grunde: Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen.

Entwicklung einer Methode zur ressourceneinsparenden und CO2-reduzierenden Weiterverwendung von Rotorblättern im Infrastrukturbereich

UrbanPulse_Detmold - WohnraumMobilisierung & SolidarRAUM Detmold, Teilprojekt D: Projektumsetzung und Weiterbildung

Forschungscampus OHLF: CirProTech, Teilprojekt: Nachhaltige Oberflächentechnologien zum Recycling von CFK und Entschichten von Polymeren

Eco-Efficiency Analysis of Washing machines. Refinement of Task 4: Further use versus substitution of washing machines in stock

Methodologies for dealing with uncertainties in landscape planning and related modeling; Uncertainty of predicted hydro-biogeochemical fluxes and trace gas emissions on the landscape scale under climate and land use change

Water, carbon and nitrogen are key elements in all ecosystem turnover processes and they are related to a variety of environmental problems, including eutrophication, greenhouse gas emissions or carbon sequestration. An in-depth knowledge of the interaction of water, carbon and nitrogen on the landscape scale is required to improve land use and management while at the same time mitigating environmental impact. This is even more important under the light of future climate and land use changes.In the frame of the proposal 'Uncertainty of predicted hydro-biogeochemical fluxes and trace gas emissions on the landscape scale under climate and land use change' we advocate the development of fully coupled, process-oriented models that explicitly simulate the dynamic interaction of water, carbon and nitrogen turnover processes on the landscape scale. We will use the Catchment Modelling Framework CMF, a modular toolbox to implement and test hypothesis of hydrologic behaviour and couple this to the biogeochemical LandscapeDNDC model, a process-based dynamic model for the simulation of greenhouse gas emissions from soils and their associated turnover processes.Due to the intrinsic complexity of the models in use, the predictive uncertainty of the coupled models is unknown. This predictive (global) uncertainty is composed of stochastic and structural components. Stochastic uncertainty results from errors in parameter estimation, poorly known initial states of the model, mismatching boundary conditions or inaccuracies in model input and validation data. Structural uncertainty is related to the flawed or simplified description of natural processes in a model.The objective of this proposal is therefore to quantify the global uncertainty of the coupled hydro-biogeochemical models and investigate the uncertainty chain from parameter uncertainty over forcing data uncertainty up the structural model uncertainty be setting up different combinations of CMF and LandscapeDNDC. A comprehensive work program has been developed structured in 4 work packages, that consist of (1) model set up, calibration and uncertainty assessment on site scale followed by (2) an application and uncertainty assessment of the coupled model structures on regional scale, (3) global change scenario analyses and finally (4) evaluating model results in an ensemble fashion.Last but not least, a further motivation of this proposal is to provide project results in a manner that they support planning and decision taking under uncertainty, as this proposal is part of the package proposal on 'Methodologies for dealing with uncertainties in landscape planning and related modelling'.

Willingmann fordert Planungssicherheit für Gaskraftwerke

Wo heute noch Braunkohle zum Einsatz kommt, soll künftig ein neues Gaskraftwerk für verlässliche Energie sorgen: Sachsen-Anhalts Energieminister Prof. Dr. Armin Willingmann hat bei seiner Sommertour das Kraftwerk Schkopau besucht und sich mit der Geschäftsleitung über die Zukunftsperspektiven des Standortes ausgetauscht. „Keine Frage: Wir brauchen in Deutschland steuerbare Kraftwerkskapazitäten, insbesondere wenn Windkraft und Photovoltaik witterungsbedingt nicht im ausreichenden Maße zur Verfügung stehen. Die Kraftwerke sollen zudem dort stehen, wo vorhandene Infrastruktur weitergenutzt werden kann und die Energie benötigt wird: Schkopau ist so ein Ort“, betonte Willingmann. „Daher ist es dringend, dass die Bundesregierung die in der letzten Legislatur verstolperte, langjährig geplante Kraftwerksstrategie vorlegt und sie in die Umsetzung bringt. Unsere Energieunternehmen brauchen Planungssicherheit.“ Schkopau ist einer der bedeutendsten Energiestandorte Mitteldeutschlands und das Kohlekraftwerk ist das leistungsstärkste Kraftwerk Sachsen-Anhalts. Damit der Standort auch nach dem Ende der Kohleverstromung seine bisherige Schlüsselrolle in der Energieversorgung und für die Netzstabilität im energieintensiven Industriedreieck Leipzig–Halle–Leuna behält, stellte die MIBRAG Energy Group mit ihrer Tochter Saale Energie GmbH dem Minister ihre Planungen für den Neubau eines hocheffiziente Gas- und Dampfturbinenkraftwerks (GuD) mit einer Nettoleistung von bis zu 900 Megawatt vor. Bei seinem Besuch konnte sich Willingmann vor Ort über den Planungsstand informieren und erforderliche Rahmenbedingungen für die noch ausstehende Investitionsentscheidung mit dem Unternehmen besprechen. Geschäftsführer Björn Bauerfeind erklärte: „Gerade im Zuge der fortschreitenden Energiewende mit einem stetig steigenden Anteil volatiler Energien und dem sich parallel vollziehenden Kohleausstieg sind witterungsunabhängige, flexible Gaskraftwerke essenziell für die sichere Versorgung von Industrie und Öffentlichkeit.“ Aktuell plant die Bundesregierung im Zuge der Kraftwerksstrategie, den Zubau von bis zu 20 Gigawatt Gaskraftwerkskapazität zu fördern. Die Notwendigkeit eines gesetzlichen Fördersystems für den Zubau von gesicherter Leistung besteht gleich in zweifacher Hinsicht: Erstens sinkt im Zuge des gesetzlich geregelten Kohleausstiegs die gesicherte Kraftwerksleistung schrittweise, zweitens besteht bei den meisten Gaskraftwerksprojekten eine Wirtschaftlichkeitslücke, die eine Realisierung ohne staatliche Förderung nicht erlaubt. „Insofern ist die zeitnahe Überarbeitung wie Umsetzung der Kraftwerksstrategie eine energiepolitische Kernaufgabe in Deutschland“, erklärte Willingmann weiter. „Bei der Ausgestaltung des Anreizsystems sollten pragmatische Ansätze gewählt und bestehende Kraftwerksstandorte in Ostdeutschland unbedingt berücksichtigt werden.“ Wichtige Vorarbeiten und -leistungen für den Neubau des GuD-Kraftwerks wurden nach Unternehmensangaben bereits erbracht. Das erforderliche Genehmigungsverfahren wurde mit der Einreichung des Antrags auf die erste Teilgenehmigung beim Landesverwaltungsamt im Juli 2024 gestartet. Die Umsetzung des Projekts würde nicht nur eine effiziente Weiternutzung bestehender Infrastruktur und Anlagenkomponenten ermöglichen, sondern auch eine belastbare Perspektive für das Betriebspersonal für die Zeit nach dem Ende der Kohleverstromung bieten. Gemäß Kohleverstromungsbeendigungsgesetz ist die Laufzeit des Braunkohlenkraftwerks Schkopau bis Ende 2034 begrenzt. Energieminister Willingmann wird im Rahmen seiner Energie-Sommertour noch bis Freitag weiter durch Sachsen-Anhalt reisen und sich mit Unternehmen und Kommunen zu Fragen der Energie- und Wärmewende austauschen. Aktuelle Informationen zu interessanten Themen aus Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt gibt es auch auf den Social-Media-Kanälen des Ministeriums bei Facebook , Instagram , LinkedIn , Threads , Bluesky , Mastodon und X (ehemals Twitter ). Impressum: Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt Pressestelle Leipziger Str. 58 39112 Magdeburg Tel: +49 391 567-1950, E-Mail: PR@mwu.sachsen-anhalt.de , Facebook , Instagram , LinkedIn , Threads , Bluesky , Mastodon und X

Distributed double differential slant delays and IWV from PSI analysis of Sentinel-1 data

The provided dataset consists of double differential slant delays and absolute zenith wet delays in the region of the Upper Rhine Graben. Basis is the SLC data from Sentinel 1A+B satellites provided by the Copernicus program. 169 scenes were processed which had been acquired between April 2015 and July 2019, including data of four specific study events (11 – 22 Apr 2016, 13 – 24 Jul 2018, 16 – 31 Oct 2018, 06 – 21 Jan 2017). Interferometric processing was performed using the software SNAP, continued by a Persistent Scatterer Interferometric SAR (PS-InSAR) processing, using the program StaMPS. The first product are double differential slant delays which represent the phase delay in radiant in the satellites line of sight between the master acquisition (17 Mar 2012) and each acquisition-date respectively. Further processing uses ERA5 zenith wet delay (ZWD) and mean temperature to infer absolute zenith wet delays. A mean value is subtracted for each scene, resulting in an absolute value correction. In addition, long wavelength components are corrected by fitting the trend over the scene for each date to a 2D polynomial approximation from the ERA5 data, as those parts cannot reliably be estimated solely from the SAR data. The final product for every scene is the integrated water vapor (IWV) in kg/m² for each acquisition date at the distributed PS-points – on average about 50 points per square kilometer.

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