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New Approach to weight-of-evidence assessment of ecotoxicological effects in regulatory decision-making

Machbarkeitsstudie zum Einsatz der Vertical Shaft Maschine (VSM) im Bereich der Errichtung von Offshore-WEA

Das Projekt "Machbarkeitsstudie zum Einsatz der Vertical Shaft Maschine (VSM) im Bereich der Errichtung von Offshore-WEA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herrenknecht AG durchgeführt. Die Herrenknecht AG, bekannt als Marktführer bei der Herstellung von Tunnelbohrmaschinen, hat eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht große, tiefe Schächte ferngesteuert und absolut präzise herzustellen. In dieser Machbarkeitsstudie wird jetzt geprüft, ob die 'Vertikal Shaft Machine (VSM)' für den Bau von Offshore-WEA's eigesetzt werden kann. Die Machbarkeitsstudie umfasst drei Teile. Im ersten Schritt werden geotechnische Parameter der Nord- und Ostsee zusammengestellt, die für die Offshore-Gründungen relevant sind. Zweitens werden Ansätze zur Anpassung der VSM an die besonderen maritimen Anforderungen entwickelt. Im dritten Schritt werden die ökologischen und ökonomischen Potenziale der VSM im Vergleich zu konventionellen Gründungsmethoden untersucht.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klemm + Sohn GmbH & Co. KG durchgeführt. Infolge des Klimawandels sind extremere Wetterlagen mit lang anhaltenden Trockenperioden bei gleichzeitiger hoher Sonneneinstrahlung zu erwarten. Dem daher steigenden Bedarf an klima-angepassten Zierpflanzensorten möchte die Firma Klemm & Sohn im Verbund mit der Forschungsanstalt Geisenheim und dem Forschungszentrum Jülich in einem innovativen Projekt Rechnung tragen. Hierbei soll eine zuverlässige Phänotypisierungsmethode entwickelt und ausgetestet werden, mit deren Hilfe Petunien-Sorten hinsichtlich einer kombinierten Trocken- und Strahlungsstresstoleranz unter Praxisbedingungen geprüft und kategorisiert werden können. Das Vorhabensziel wird durch Entwicklung und Optimierung eines Versuchsstandes zur reproduzierbaren Konditionierung von Petunien hinsichtlich Strahlungs- und Trockenstress bei Petunien während der Anzucht im Gewächshaus erreicht. Dazu wird Klemm & Sohn entsprechende vorcharakterisierte Petuniensorten zur Verfügung stellen. Der Versuchsstand wird bei Klemm & Sohn selber auf seine Praxistauglichkeit hin getestet. Die mit Hilfe des Versuchsstandes unterschiedlich konditionierten Pflanzen werden weiteren Stressfaktoren ausgesetzt. Dazu werden gekoppelte De- und Rehydrierungsexperimente unter standardisierten Bedingungen eingesetzt. Diese Stresstests werden von physiologischen, biochemischen und morphologischen Analysen bei den Projektpartnern begleitet, um Mechanismen der Trocken- und Strahlungsstresstoleranz getrennt identifizieren und untersuchen zu können.

Fortsetzungsantrag: 725 HWT GKM

Das Projekt "Fortsetzungsantrag: 725 HWT GKM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es. mittels einer Testschleife das Betriebs- und Versagensverhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Armaturen bei hohen Temperaturen unter Einwirkung von mechanischen Lasten und korrosiven Medien zu erforschen und für den technischen Einsatz unter diesen Bedingungen zu qualifizieren. Damit können Wirkungsgradsteigerungen und die Erhöhung der Ressourceneffizienz bei Dampfkraftwerken erreicht werden. Aufgrund der komplexen Beanspruchung aus Druck, hoher Temperatur und aggressivem Medium ergeben sich extreme Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe. Im Rahmen des Projekts werden wissenschaftliche Erkenntnisse über Korrosions- und Oxidationsverhalten, langzeitige Druck- und Temperaturbelastungen, Mikrostrukturänderungen und Schädigungsmechanismen gewonnen, um zukünftig einen störungsfreien Betrieb und gleichzeitig einen so gering wie möglichen Aufwand bei Stillständen und Inspektionen in hocheffizienten Kraftwerken sicherzustellen. Zudem werden die Erkenntnisse in Form von Daten und Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich metallkundlicher und werkstofftechnischer Beschreibungen von Schädigungsmechanismen ausgearbeitet und Beurteilungskriterien zusammengestellt. Das Arbeitsprogramm ist als Fortsetzung und Vertiefung des gleichnamigen Vorgängerprojekts mit folgenden Schwerpunkten anzusehen: - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen und deren Schweißverbindungen für hocheffiziente Kraftwerke unter tatsächlichen Kraftwerksbedingungen - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen unter nicht bestimmungsgemäßen Beanspruchungen (Störfall) - Erkenntnisse über das Oxidations- und Korrosionsverhalten der eingesetzten Werkstoffe - Erstellung von Auslegungskonzepten und Entwicklung von optimierten Berechnungsverfahren - Adäquate Beurteilung der Lebensdauer und der Werkstoffe für einen sicheren und ökonomischen Betrieb - Neue Erkenntnisse über mögliche Wärmebehandlungen von Ni-Basislegierungen unter realen Bedingungen - Überprüfung des konzipierten Überwachungskonzeptes - Betriebsverhalten und Zuverlässigkeit der eingesetzten Regelungs- und Absperrarmaturen

Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchungen neuer HID- und SSL-Lichtquellen für kostengünstige energieeffiziente Autoscheinwerfersystemefersysteme

Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchungen neuer HID- und SSL-Lichtquellen für kostengünstige energieeffiziente Autoscheinwerfersystemefersysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Philips Technologie GmbH, Business Center Automotive Aachen durchgeführt. Autoscheinwerfer mit HID- (High-Intensity Discharge) oder SSL- (Solid-State-Lighting) Lichtquellen sind deutlich energieeffizienter und leistungsfähiger als Halogenlampen, aber bislang nicht kostengünstig. Um dies zu ändern und die neuen Systeme breit durchzusetzen, sind technische Durchbrüche erforderlich, die dieses Forschungsvorhaben erreichen soll: Bei der HID-Lichtquelle sind dies bessere elektrische Eigenschaften, höhere Effizienz und längerer Lichterhalt; im Bereich SSL die Reduzierung von Energieaufnahme und Systemgewicht, Zuverlässigkeit in extremer Umgebung und Grundlagen modularer plattformbasierter Lösungen. Für HID-Lichtquelle werden neuartige Füllungen theoretisch und experimentell untersucht, die bisher wenig verstandenen Plasma-Elektroden-Effekte bei der Kommutation erforscht und optimiert, die Einflussfaktoren der Zündspannung systematisch untersucht (Ruhr-Universität Bochum), offene Grundsatzfragen der Lampenchemie und des optimalen thermischen Designs bearbeitet und die Ergebnisse in Form eines neuen HID-Brenners in einem angepassten Scheinwerfer demonstriert. Bei den SSL-Lichtquellen werden auf Basis der erarbeiteten Spezifikation Modulkonzepte erstellt und bewertet. Neben der LED-Lichtquelle müssen geeignete Halbleiterkomponenten, Packages und Aufbau- und Verbindungstechnik für einen stabilen Betrieb bei Temperaturen von -40 C - +150 C gewählt werden. Damit wird ein integriertes LED Modul aufgebaut, das die Möglichkeit des Betriebs bis 150 C aufzeigt.

Teilprojekt: Wahrung der Containmentintegrität mittels passiver Gebäudekondensatoren

Das Projekt "Teilprojekt: Wahrung der Containmentintegrität mittels passiver Gebäudekondensatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und -technik durchgeführt. Das Gesamtziel des Verbundvorhaben ist die Weiterentwicklung und Validierung eines gekoppelten Programmsystems, mit dessen Hilfe der Nachweis geführt werden soll, dass die Nachzerfallswärme in einem großen Kernreaktor allein mit passiven Komponenten zuverlässig abgeführt werden kann. In der Vergangenheit wurden diverse passive Komponenten zur Beherrschung von Auslegungsstörfällen entwickelt, eine integrale Betrachtung aller passiven Komponenten wurde aber bislang nicht durchgeführt. Daher sollen im Rahmen des Verbundprojekts zunächst Einzeleffektanalysen und daran folgend das Zusammenspiel aller passiven Komponenten experimentell analysiert werden und die so gewonnenen Erkenntnisse für die Entwicklung und Validierung vorrausagefähiger Simulationsprogramme verwendet werden. Im Rahmen des Verbundprojekts beinhalten die Arbeiten des RWTH-LRST die Entwicklung von Modellen und einem Datensatz für Kondensations-, H2-Überström- und Überlaufrohre in COCOSYS sowie die Weitentwicklung und Validierung eines Simulationsmodells für Gebäudekondensatoren bei SWR, inklusive einer daran anschließenden Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalyse. Im Rahmen des Arbeitspaktes 1 werden Eingabedatensätze für Überströmrohre (Kondensations-, H2-Überström- und Überlaufrohre) in COCOSYS entwickelt und damit Einzeleffektversuche aus der INKA-Versuchsanlage nachgerechnet. Weiterhin wird für die Einzeleffektanalysen im Arbeitspaket 2 ein Datensatz für Gebäudekondensatoren im gekoppelten COCOSYS-CoPool-System weiterentwickelt und validiert. Im Arbeitspacket 3 werden Validierungsrechnungen für Integraltests mit dem von der GRS bereitgestellten, gekoppelten ATHLET-COCOSYS-System durchgeführt, als Szenario ist das kleine Frischdampfleitungsleck im Containment geplant. Diese Validierungsrechnungen liefern die Grundlage für die daran folgenden Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen. Arbeitspaket 4 umfasst die fortlaufende Dokumentation der im Verbundprojekt durchgeführten Arbeiten des RWTH-LRST.

Grundlagenuntersuchungen zum Prozess- und Systemverhalten von Kernkraftwerken - Mess- und Automatisierungstechnik zur Stoerfallbeherrschung (Aufstockung)

Das Projekt "Grundlagenuntersuchungen zum Prozess- und Systemverhalten von Kernkraftwerken - Mess- und Automatisierungstechnik zur Stoerfallbeherrschung (Aufstockung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Anspruchsvolle Verfahren der Signalverarbeitung wie Beobachter, Kalman Filter und Fuzzy- Logic finden in sicherheitsrelevanten Systemen bisher nur begrenzt Anwendung. Das Hauptziel des Vorhabens bestand darin, mit Hilfe dieser Verfahren die Guete und die Zuverlaessigkeit der Messinformationen zu erhoehen sowie zusaetzliche nicht messbare sicherheitsrelevante Prozessparameter zu ermitteln. Die Untersuchungen erfolgten am Beispiel der sicherheitsrelevanten Groesse Hoehenstand in Druckbehaeltern mit Zweiphasengemisch unter Beruecksichtigung des statischen und dynamischen Verhaltens der hydrostatischen Hoehenstandsmesssysteme bei Stoerfalltransienten (Leckstoerfaelle). Zu Projektbeginn standen Reaktoren des Typs WWER 440 (liegender Dampferzeuger) im Vordergrund. Die weiterfuehrenden Untersuchungen wurden auf Reaktoren des Typs WWER 1000 und SWR (Reaktordruckbehaelter) erweitert. Die Methode der Projektbearbeitung beinhaltete die Komponenten Experimentelle Einzeleffektanalyse, Modellierung und Simulation mittels ATHLET-Code, Entwicklung modellgestuetzter Messverfahren und Verifikation der entwickelten Modelle und Verfahren. Es wurden Algorithmen entwickelt, die folgende Aufgaben erfuellen: - Diagnose des Prozesszustandes von Druckbehaelter und Hoehenstandsmesssystem unter Einbeziehung der Fuzzy Logic - Korrektion des angezeigten Hoehenstandes - Berechnung der nichtmessbaren Groesse Gemischhoehenstand mittels Beobachter bzw. Kalman Filter auf der Basis linearer Zustandsraummodelle - ATHLET- Module zur Simulation der hydrostatischen Hoehenstandsmesssysteme (WWER 440, WWER 1000, SWR).

Smart Wiring for Power Grid Stability (SWIPO)

Das Projekt "Smart Wiring for Power Grid Stability (SWIPO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. SWIPO assesses possibilities and demand for a power grid design tool that reduces blackouts and enables a larger share of renewable energy production. Using Smart Wiring and a novel measure of stability, it raises grid resilience to production volatility and to increasing extreme weather events. Power outages are very costly for both society and industry. They are bound to get likelier during the century due to climate change because power grid stability is affected by both the volatility of wind and solar energy production that increases due to climate change, and by the projected increase in frequency and severity of extreme weather events such as storms, floods, hail, and forest fires due to climate change. To adapt to these aspects of climate change and to enable the large raise in renewable energy production needed to mitigate climate change, power grids must be designed to be resilient against these threats to stability and operated accordingly. A recent study by PIK indicates that this can be done by altering the connection patterns between the nodes of the grid only slightly, but in an intelligent way based on complex networks theory which we call Smart Wiring. The SWIPO Pathfinder will assess the possibility of and the demand for a software tool that lets grid operators simulate the effects of wiring decisions on stability and recommends where exactly to add lines and stabilizing devices most efficiently or what protection measures to apply during grid operation. It does so by both performing a market analysis that compares energy industry's existing models and tools for stability estimation and grid protection and by developing a demonstrator prototype of the envisioned software. Stability will be assessed by combining state-of-the art power grid and climate models and established stability metrics with the novel concept of Basin Stability developed at PIK. Smart Wiring may have a considerable effect both on the ability to adapt to climate change and on climate itself by allowing to further increase the share of renewable energy production over the next several decades, for which the necessary grid has to be planned and invested in already during the next years. One goal of this Pathfinder is to estimate the extent of these adaptation and mitigation effects.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes war es, den Nachweis zu erbringen, dass hydrothermale Vergasung und SOFC zur Stromerzeugung sinnvoll und effektiv gekoppelt werden können. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Identifikation von Gaszusammensetzungen und Betriebsbedingungen, unter denen ein stabiler Betrieb der SOFC möglich ist. Deshalb wurden SOFC-Einzelzellen mit den am KIT Campus Nord über hydrothermale Vergasung hergestellten Brenngasen (im Nachfolgenden als Biogas bezeichnet) betrieben. Die Leistungsfähigkeit und die Stabilität der SOFC wurden in Abhängigkeit der Gaszusammensetzung und der Betriebsparameter der Zelle ermittelt. Im Laufe des Projektes hat sich herausgestellt, dass zwar hohe Leistungsdichten (1.26W/cm2 bei T=793 C und S/C=4) erreicht werden können, jedoch ein kohlenstofffreier Betrieb unter typischen SOFC Betriebsbedingungen nicht möglich ist. Versuche, die Gasqualität anlagenseitig zu erhöhen, sprich die Kohlenstoffketten in Richtung C1Komponenten zu verschieben, wurden nicht unternommen weil nicht von technischer Relevanz. Aus diesem Grund wurde der Schwerpunkt der Untersuchungen auf die Kohlenstoffbildung gelegt. Durch systematische Untersuchungen mit unterschiedlichen Modellgasen konnte der Einfluss einzelner Kohlenwasserstoffkomponenten auf die Kohlenstoffbildung ermittelt werden. Parallel zu diesen Untersuchungen wurden SOFC - Einzelzellen mittels Impedanzspektroskopie und Strom/Spannungs-Kennlinien elektrochemisch charakterisiert. Eine hochauflösende Messdatenauswertung ermöglichte eine eindeutige Identifizierung aller zum Gesamtwiderstand der Einzelzelle beitragenden Verlustprozesse. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein eindimensionales stationäres Modell zur Vorhersage des Strom/Spannungsverhaltens von planaren anodengestützten SOFC Einzelzellen entwickelt. Die Simulationsresultate zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Daten. Durch die gerechtfertigte Annahme, dass die Elektrooxidation der Brenngase ausschließlich über den Wasserstoffpfad abläuft, ist das Modell in der Lage, bei bekannter lokaler Gaszusammensetzung, das Stromspannungsverhalten der Zelle im Biogasbetrieb sehr gut wiederzugeben. Das entwickelte elektrochemische Modell kann zukünftig ohne weiteres in ein Gesamtmodell, welches dann auch die heterogene Katalyse von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen beinhaltet, integriert werden.

Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SICK AG, Central Division R&D - New Technologies durchgeführt. Das Fraunhofer ISE hat im Rahmen dieses Projektes die hauseigene Wasserstoff-Tankstelle um einen zweiten Hochdruckspeicher, einen zweiten Mitteldruckverdichter, zwei Mengenmesser und eine Elektrolyse-Leistungssteuerung erweitert und die Lüftung im Betriebsmittelraum verändert. Zudem wurde die im Projekt vom Partner Sick entwickelte Gasanalytik in die Tankstelle und die vom Partner Sick entwickelte Mengenmessung in einen 200kW Elektrolyse-Teststand integriert. Damit wurde die Betankungskapazität pro Fahrzeug und insgesamt verbessert, die Zuverlässigkeit der Tankstelle erhöht und die Infrastruktur geschaffen, um Langzeituntersuchungen von Gasverunreinigungen, Elektrolyse-Degradation und Wasserstoff-Verlusten an der Tankstelle durchzuführen, sowie einen Feldtest für die entwickelten Komponenten des Partners Sick durchzuführen. Alle Nachrüstungen waren erfolgreich - die Lüftungsanpassung zur Verbesserung der Vorkühlungszuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllte jedoch bis zum Projektende nicht die Erwartungen. Bei Messungen mit und für die Hochschule Offenburg wurden zudem mit sehr geringem Mehraufwand Messdaten bezüglich Genauigkeit des vorhanden Coriolismesser erhoben und verwertet. Ein bisher ungelöstes Problem für die kommerzielle Nutzung von Wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist die eichfähige Mengenmessung bei der Betankung. Bisher auf dem Markt befindliche Durchflussmesser für Wasserstofftankstellen arbeiten nach dem Coriolis-Prinzip und erreichen nicht die geforderten Messunsicherheiten. Ziel des Arbeitspakets der Hochschule Offenburg ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes zur eichfähigen Mengenmessung. Notwendige Bedingung für die Eichfähigkeit ist zum einen eine ausreichende Messrichtigkeit, zum anderen muss Messbeständigkeit sichergestellt werden. Hierzu gehören beispielsweise Manipulationssicherheit, Elektromagnetische Verträglichkeit und Sensorbeständigkeit. Aufgrund der geforderten Manipulationssicherheit kommen Messmethoden wie bspw. das Wiegen der Fahrzeuge oder Tanksysteme nicht infrage, da diese vom Verbraucher beeinflusst werden können. Deshalb soll ein Durchflussmesser basierend auf dem Düsenmessverfahren entwickelt werden. Im Rahmen des Projektes wurden zunächst die Rahmenbedingungen bei Wasserstoffbetankungsvorgängen nach der Norm SAE J2601 erarbeitet. Basierend darauf wurde ein dynamisches Simulationsmodell entwickelt, welches die Berechnung der zeitlich veränderlichen Massen- und Volumenströme während der Betankung ermöglicht. Diese dienen als Grundlage für die Auslegung der Düsengeometrie sowie der benötigten Temperatur- und Druckmesstechnik. Parallel zu dem Durchflussmessgerät wurde ein gravimetrischer Teststand entwickelt, welcher es ermöglicht, die Messgenauigkeit der Düse zu untersuchen. Der Teststand ist mit einem Wasserstofftank ausgestattet, welcher während Betankungsversuchen befüllt werden kann um realistische Strömungsbedingungen zu erreichen. Text gekürzt

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