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3D Land Planning - Underground Resources and Sustainable Development in Urban Areas

The horizontal expansion and increase in population that have characterised urban growth and development patterns of the last few decades have produced cities that are inconsistent with the principles of sustainable development. Due to the high rate of global urbanisation, the consequences of problems such as greater traffic congestion, higher levels of air pollution, lack of green space, and insufficient water supplies not only affect the cities in which they occur, but extend around the world. Cities that maximise the use of the third dimension are seen as a possible path to sustainable urban form.The urban underground possesses a large untapped potential that, if properly managed and exploited, would contribute significantly to the sustainable development of cities. The use of its four principle resources (space, water, geothermal energy and geomaterials) can be optimised to help create environmentally, socially and economically desirable urban settings. For instance: space can be used for concentrating urban infrastructure and facilities, as well as housing parking facilities and transportation tunnels, energy from geothermal sources and thermal energy stored in the underground can be used for heating and cooling buildings, thereby reducing CO2 emissions,groundwater can be used for drinking water supply, and geomaterials from urban excavation can be used within the city to minimise long-distance conveyance.Traditionally, planning of underground works is done on a single-project basis with little consideration of other potential uses of the same space. This approach often produces interference between uses (e.g. road tunnels interfering with geothermal structures), causes negative environmental impacts (e.g. groundwater contamination), and restricts innovative opportunities for sustainable development (e.g. using waste heat from metro lines for heating buildings).The present research will create a methodology that will help planners consider and integrate the full potential of the urban underground within the larger context of city planning. Since the way in which the use of the urban underground varies in accordance with a cityies specific natural, social and economic circumstances, this research will be trans-disciplinary, incorporating both the physical and social sciences. The development of the methodology will be based on the results of key research activities. Constraints and opportunities for underground use will be identified by establishing the complex linkages between existing underground development and the variables that shape it in cities worldwide. Space, water, energy and geomaterials resources will be studied in terms of their interaction and combined use, to optimise their benefits under various geological, legal, economic, environmental and social conditions. This methodology will be tested on and refined during a case study on the city of Geneva. usw.

Rooftop Scout, Teilprojekt B

Forst- und Holzwirtschaft in der Regionalwirtschaft

Dieser Forschungsschwerpunkt wird seit 1997 aufgebaut. Dabei wird auf Erfahrungen aus der Marktforschung, aus umweltoekonomischen Untersuchungen sowie aus einzelnen Projekten zur Waldnutzung in den Tropen und Subtropen zurueckgegriffen. Mit Partnern aus Deutschland, Oesterreich und der Schweiz wurde bei der Europaeischen Union die Finanzierung des Forschungsvorhabens 'Erfolgsfaktoren und Wirkungen von regionalen Produktionsketten und zwischenbetrieblichen Kooperationen' beantragt.

Entwicklung einer Mehrschichtanode fuer die SOFC

Hochtemperaturbrennstoffzellen mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer Umweltvertraeglichkeit eine zukunftsweisende Alternative gegenueber konventioneller Energieerzeugung. Die Leistungsfaehigkeit und Lebensdauer der Einzelzellen sind dabei entscheidende Kriterien fuer die wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass es bei Langzeitbetrieb zu irreversiblen Veraenderungen in der Mikrostruktur der Anode kommt, die zu einer Senkung der Leistungsfaehigkeit fuehren. Je nach Belastung der Einzelzellen treten unterschiedliche Degradationsmechanismen auf. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Anode, die aus mehreren Funktionsschichten besteht, um so die noetige Leistungsfaehigkeit und Langzeitstabilitaet zu liefern. Es soll ein Gradient in der Korngroesse, dem Nickelanteil und somit der Porositaet und der elektrischen Leitfaehigkeit erreicht werden, da die einzelnen Bereiche der Anodenstruktur unterschiedlichen Anforderungen genuegen muessen. So sind an der Grenzschicht Elektrolyt/Anode kleine Koerner erwuenscht, um eine moeglichst grosse Reaktionsflaeche zu erhalten. Wohingegen an der Grenzflaeche Anode/Interkonnektor ein hoher Anteil an grossen Nickelkoernern erforderlich ist, um einen guten elektrischen Kontakt und hohe Porositaet zu gewaehrleisten. Die optimale Zusammensetzung und Mikrostruktur der einzelnen Funktionsschichten soll durch systematische Belastungstests (elektrisch, chemisch, thermomechanisch) an verschiedenen homogenen Modellstrukturen, das sind Cermetproben aus Nickel- und YSZ-Teilchen mit definierter, homogener Zusammensetzung und Mikrostruktur, und durch die elektrochemische Charakterisierung von Einzelzellen mit entsprechenden homogenen Anodenstrukturen ermittelt werden. Vor und nach Durchfuehrung der Belastungstests ist eine umfassende Analyse der Zusammensetzung und Mikrostruktur der Modell- und Anodenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie (REM, TEM, EDX, WDX) vorgesehen. Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll ein Modell fuer die verschiedenen Verlust- und Degradationsmechanismen in der Anode entwickelt werden.

Untersuchung des wirtschaftlichen Schadens durch einen Betriebsstillstand des Kernkraftwerks Biblis, Block A

Ueberpruefung des Wirtschaftlichkeitsgebots des EnEG bei neuen Anforderungen der Waermeschutzverordnung 1999

Geologische und verfahrenstechnische Möglichkeiten der Erdwärmenutzung am Standort der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)

Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.

Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens, Entwicklung eines Simulationstools zur Prognose der Ausbreitung und des Abbaus von Schadstoffen in der gesättigten und der vadosen Zone

Ziel ist dabei unter anderem, eine Datenbasis für die Modellierung des Schadstoffabbaus und der Schadstoffausbreitung zu schaffen, die in ein sechstes Teilprojekt einfließt. Dieses wird von Mitarbeitern der Professoren Knabner und Rüde bearbeitet und befasst sich standortübergreifend mit der mathematischen Modellierung von Transport-, Rückhalte- und Abbauprozessen mittels moderner und effizienter Verfahren. Für die numerische Simulation wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das belastbare Risikoeinschätzungen liefern soll. Aufgrund der anspruchsvollen Struktur der Probleme - Systeme von gekoppelten, nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen - werden auch Techniken der Höchstleistungssimulation eingebracht. An jedem untersuchten Standort soll das Verständnis der im Untergrund ablaufenden Prozesse so vertieft werden, dass nicht nur der momentane Zustand beschrieben werden kann, sondern auch langfristige Prognosen möglich sind. Angesichts von rund 13300 altlastverdächtigen Flächen in Bayern ist es von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung, neben der Entwicklung von kostengünstigen und praxisorientierten Technologien zur Altlastensanierung die natürlichen Selbstreinigungskräfte der Umwelt zu nutzen. Um angemessen handeln zu können, brauchen Behörden und andere Entscheidungsträger eine zuverlässige Antwort auf die Frage: Wie groß ist das natürliche Potenzial eines Altlastenstandortes, sich selbst zu reinigen?

Untersuchung des Neubaugebietes 'Kussenhof' auf die Moeglichkeiten des Einsatzes eines Blockheizkraftwerks

Netzwerk erneuerbare Energien, Konkrete Einbeziehung erneuerbarer Energiequellen in die Energieversorgung von Kommunen

Umsetzungsstrategien fuer erneuerbare Energien in sechs europaeischen Staedten: Ziel dieses Forschungsprojektes war es, die nutzbaren Potentiale von erneuerbaren Energien auf kommunaler Ebene zu analysieren und konkrete Handlungsvorschlaege und Anlagenkonzepte zu deren verstaerkten Integration zu entwickeln. Die Untersuchung erstreckte sich auf sechs Staedte/ Stadtwerke in drei EU-Laendern (Deutschland: Pforzheim, Ettlingen; Frankreich: Besancon, Rochefort; Portugal: Funchal, Braganca). Fuer jede Stadt wurde ein umfassendes integratives Konzept zur maximalen Nutzung der erneuerbaren Energiequellen bis zum Jahre 2010 entwickelt. Darin wurde das konkrete Ziel gesetzt, bis zum Jahre 2010 15 Prozent des dann zu erwartenden Primaerenergiebedarfes durch erneuerbare Energien bereitzustellen. Besonderes Augenmerk lag auf dem lokalen Energiemarkt und den 'Makro-Akteuren', die bei der Foerderung der erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle spielen. Diese Akteure wurden gezielt angesprochen und in die Entwicklung des Konzeptes einbezogen, um die Umsetzungschancen zu verbessern.

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