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Innovative Betone in Hochbauprojekten

Der Bausektor stellt eine bedeutende CO₂ Emissionsquelle dar. Global gehen jährlich CO₂ Emissionen von rund 2,5 Milliarden Tonnen auf die Herstellung der Baustoffe Zement, Stahl und Aluminium für den Gebäudebau zurück. Mehr als 1,5 Milliarden Tonnen davon werden der Herstellung von Zement und Beton zugeschrieben, ca. 8 % der globalen CO₂ Emissionen. Gleichzeitig trägt die Bauwirtschaft wesentlich zur Ressourcenbeanspruchung bei. In Deutschland wurden in 2022 rund 571 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe aus der Umwelt entnommen. Mineralische Bauabfälle stellen mit knapp 210 Millionen Tonnen den mit Abstand größten Abfallmassenstrom dar, der entsprechend aufbereitet als wichtige Rohstoffquelle zur Baustoffproduktion dienen kann. Um die Treibhausgasemissionen und den Ressourcenverbrauch im Bausektor zu reduzieren, setzt Berlin auf nachhaltige Baustoffe und zirkuläres Bauen. Die Berliner Senatsumweltverwaltung förderte daher in drei aufeinander folgenden Projektphasen die Untersuchung und Markteinführung einer vielversprechenden Technologie mit großem Potenzial, künftig zur Verbesserung der Klimabilanz von ressourcenschonendem Recycling-Beton (RC-Beton) beizutragen. Partnerinnen von Teilprojekten der Reihe „CORE – CO₂-reduzierter R-Beton“, waren u. a. die neustark AG , die Heim Gruppe Cemex-Heim RC-Baustoffe GmbH & Co. KG, Berger Beton SE , CEMEX Deutschland AG, das ifeu Institut Heidelberg gGmbH und das Museum für Naturkunde Berlin. Im Mittelpunkt stand dabei eine Technologie der neustark AG, die aufbereitete RC-Gesteinskörnungen aus Altbeton mit biogenem CO₂ beaufschlagt. Dabei wird CO₂ über ein Injektionssystem in Verbindung mit gebrochenem Altbeton gebracht und reagiert mit dem Calcium des Altbetons zu Kalkstein in Form von Kalzit. Das entstandene Material kann gemäß der Betonproduktnorm (DIN 1045-2) analog zur klassischen RC-Gesteinskörnung in bestimmten Betonrezepturen verwendet werden und in Anteilen natürliche Gesteinskörnungen ersetzen sowie tendenziell den Bindemittelbedarf in Betonrezepturen senken. Dies schafft einen ressourcenschonenden RC-Baustoff, der gleichzeitig als CO₂-Senke dient. In Adlershof wird ein zweiter Standort für die notwendige räumliche Erweiterung des Museums für Naturkunde (MfN) entwickelt. Nachhaltigkeitsziele des Museums für Naturkunde Das Museum für Naturkunde verfolgt bei der Entwicklung der Standorte in Mitte und Adlershof ambitionierte Nachhaltigkeitsziele. Besondere Bedeutung kommt dem Bereich Bau und Baubetrieb zu. Von der gründlichen Prüfung der tatsächlichen Bedarfe über sinnfällige funktionale Anordnungen bis hin zur Optimierung einzelner Baukörper und Konstruktionen wurden die Ziele der Nachhaltigkeit in jedem Arbeitsschritt prioritär beachtet, bei gleichzeitiger Sicherstellung der angemessenen und sicheren Unterbringung der wertvollen Sammlungen. Die aus einer kompakten Sammlungsunterbringung resultierenden hohen Verkehrslasten sind nur in einem Bauwerk aus Stahlbeton zu verwirklichen. Der Neubau in Adlershof wurde aus diesem Grund als Stahlbetonskelettbau konzipiert. Der Einsatz von RC-Betonen war in diesem Kontext naheliegend und so bot sich die Gelegenheit, in Zusammenarbeit mit der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt und weiteren Partnerinnen den Einsatz des innovativen, bereits in Bauvorhaben bewährten, CO₂-speichernden CORE-Betons weiter zu untersuchen. Wo sich der CORE-Beton bei der Errichtung des Zweitstandortes des MfN in Adlershof einsetzen ließe, wurde gemeinsam unter dem Titel „CORE 3 – CO₂-reduzierter R-Beton – Phase 3“ durch die Berliner Senatsumweltverwaltung, das ifeu Institut Heidelberg, die Heim-Gruppe, die Cemex Deutschland AG und das Museum für Naturkunde untersucht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf dem Einsatz von RC-Gesteinskörnung, dem Einsatz aktiv karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und dem Einsatz von klinkereffizienten Zementen zur Herstellung CO₂-armer Betone. In der praktischen Anwendung getestet werden konnte überdies die neue Normung für den RC-Beton-Einsatz (die überarbeitete DIN 1045-2), welche wesentlich größere Mengenanteile an RC-Gesteinskörnung zulässt, als es bisher der Fall war. Ziel war ein möglichst breiter Einsatz der ‚neuen‘ Betone. Im Ergebnis ist es bei einer großen Zahl der Betonbauteile möglich, Recyclingbeton mit möglichst hohen Anteilen rezyklierter Körnung zu nutzen (alle bis zu einer Druckfestigkeitsklasse von C30/37). Lediglich die Deckenplatten der Sammlungsräume, welche für besonders hohe Verkehrslasten ausgelegt sind (15 kN/m²), werden in Spannbeton und damit in konventionellem Beton ausgeführt. Insgesamt können so Bauteile in einer Menge von ca. 12.000 m³ als RC-Beton ausgeführt werden (für die Gründung ca. 6.000 m³, die Innenbauteile ca. 3.000 m³, die Außenwände ca. 1.300 m³ und das Dach ca. 1.600 m³.) Ausgehend von den für das Bauvorhaben benötigten Betonsorten (v.a. Druckfestigkeiten und Expositionsklassen) wurden unter Berücksichtigung der Projektziele und unter Beachtung der neuen Vorgaben aus dem Regelwerk (DIN 1045-2) die maximal möglichen Anteile an mineralisierter RC-Gesteinskörnung in den einzelnen Betonrezepturen abgeleitet. Der Bericht zum Projekt kann am Seitenende heruntergeladen werden. Bezogen auf den Zweitstandort in Adlershof hätte eine Herstellung aller Betonbauteile, welche im Rahmen des CORE 3 Projektes in Recyclingbeton hergestellt werden, mit einem CEM I-Beton entsprechend dem Branchenreferenzwert des C.E.C. (CONCRETE for Engineering and Contracting) einen Ausstoß von 3.200 Tonnen CO₂ zur Folge (mit deutschem Durchschnittsbeton 2.700 Tonnen CO₂). Erfolgte die Herstellung dieser Bauteile mit der hier angesetzten Referenzrezeptur (RC-Beton mit 25 % grober RC-Gesteinskörnung, CEM II/C), wäre eine Verringerung des CO₂ Ausstoßes auf 1.800 Tonnen CO₂ möglich. Ziel des Projektes ist es zu zeigen, wie durch die individuelle, den jeweiligen Bauteilen spezifisch angepasste Betonrezeptur – und unter Beachtung der novellierten DIN 1045-2 – und die Speicherung von CO₂ der CO₂-Fußabdruck pro m³ Beton weiter verringert werden kann, soweit dies Vorgaben aus dem Regelwerk zu Mindestzementgehalten ermöglichen. Bei Errichtung des Gebäudes mit den Betonrezepturen, die im Projekt in Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und CO₂-armer Zemente (mit gleichzeitiger Reduktion der Bindemittelgehalte) entwickelt wurden, kann der Ausstoß auf 1.360 Tonnen CO₂ reduziert werden. Dies entspricht einer Einsparung gegenüber der Referenzrezeptur um gut 430 Tonnen CO₂, was einer relativen Einsparung von knapp 25 % entspricht (inklusive CO₂-Speicherwirkung). Der detaillierte Bericht CORE 3 kann am Ende der Seite heruntergeladen werden. CORE 1: Baustoff-Entwicklung im Labor und ökologisches Potenzial Von Dezember 2020 bis April 2021 lief die erste Projektphase. Hier wurden im Labormaßstab die Grundlagen zur Baustoffentwicklung gelegt und die Erkenntnisse ökologisch und ökonomisch bilanziert und bewertet. Dazu stellte die Heim-Gruppe gebrochenen Altbeton sowie RC-Gesteinskörnungen zur Verfügung, welche die neustark AG mit CO₂ beaufschlagte und karbonatisierte. Aus diesem Material sowie aus nicht karbonatisiertem Referenzmaterial wurden bei der Firma Berger Betonrezepturen mit erhöhten Recyclinggehalten und reduzierten Zementanteilen hergestellt. Dabei wurden sowohl aktuelle als auch zukünftige regulatorische Rahmenbedingungen für RC-Beton (insbesondere Verwendung von Brechsanden 0–2 mm) beachtet. Zudem erstellte das ifeu-Institut Heidelberg eine vereinfachte Ökobilanz des Verfahrens und eine Kostenrechnung für CO₂ aus Berliner Biogasquellen. Die Ergebnisse der ersten Projektphase bestätigten das enorme ökologische Potenzial des Verfahrens. Der detaillierte Bericht CORE 1 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. In der zweiten Projektphase im Mai 2021 bis Dezember 2022 startete die praktische Anwendung im großen Maßstab: In der Aufbereitungsanlage für mineralische Bauabfälle der Firma Heim wurde RC-Gesteinskörnung aus reinem Altbeton (Typ 1) mit Hilfe einer mobilen Anlage der neustark AG mit CO₂ beaufschlagt. Die karbonatisierte RC-Gesteinskörnung erhielt erstmals eine Zertifizierung und Zulassung als Zuschlag nach DIN EN 12620 für Transportbeton. Im Herbst 2022 wurden rund 200 m³ dieses Betons in einem Bauabschnitt der Quartiersentwicklung Friedenauer Höhe in Berlin eingesetzt, die im Joint Venture mit OFB Projektentwicklung und Instone Real Estate realisiert wurde. Der Beton diente u.a. als Aufbeton für Geschossdecken sowie zur Betonierung von Wänden und des Aufzugsschachts. Parallel zeigte eine Bilanzierung des Umweltforschungsinstitut ifeu Heidelberg, dass mit den entwickelten Rezepturen eine relevante Umweltentlastung über alle betrachteten Umweltwirkungskategorien hinweg möglich ist. Je höher der Anteil insbesondere an feiner RC-Gesteinskörnung, desto höher die Bindungsrate für CO₂. Die Behandlung der RC-Gesteinskörnung zeigte, dass die Klimawirksamkeit des Betons bei gleichen Eigenschaften und Einhaltung aller einschlägigen Normen durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und Bindemittelreduktion um bis zu 20 % verringert werden kann. Der detaillierte Bericht CORE 2 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. Die im CORE-Pilotvorhaben demonstrierte Praxistauglichkeit der Technologie überzeugte alle Projektbeteiligten. Bereits mehr als 10 Anlagen der Firma neustark zur CO₂-Speicherung sind in der Schweiz in Betrieb. 2023 investierte Heim erstmals in Deutschland in eine entsprechende Anlage, sodass CO₂-speichernde RC-Gesteinskörnung seitdem auf dem Berliner Markt verfügbar ist. Die erste CO₂-Speicheranlage in Deutschland wurde am 28.09.2023 feierlich durch neustark und HEIM in Anwesenheit von über 100 Gästen und Vertreterinnen und Vertretern der Politik in Berlin Marzahn eröffnet. Bei einem flächendeckenden Einsatz der im CORE-Projekt entwickelten und in der Praxis erprobten Betonrezepturen ließen sich im Land Berlin durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und den effizienten Einsatz CO₂-armer Zemente signifikante CO₂-Einsparungen erreichen. Bilanziell anrechenbar wären die Negativemissionen aus der karbonatisierten RC-Gesteinskörnung, wenn die aktuell zur Querfinanzierung des Baustoffs auf dem privaten CO₂-Markt emittierten Zertifikate durch den Bauherrn aufgekauft würden oder ein entsprechendes Arrangement dazu mit neustark gefunden würde. Das Berliner Ausschreibungs- und Vergabegesetz (BerlAVG) verpflichtet öffentliche Auftraggeber der unmittelbaren Berliner Landesverwaltung bei der Vergabe von Bauleistungen ab einem geschätztem Auftragswert von 50.000 Euro ökologische Kriterien zu berücksichtigen und umweltfreundlichen und energieeffizienten Produkten, Materialien und Verfahren den Vorzug zu gegeben. Wesentliches Instrument zur Umsetzung dieser Vorgabe ist die Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt (VwVBU). Die Federführung für die Entwicklung von Vorschlägen an den Senat zur Fortentwicklung der VwVBU liegt bei der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt. Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt – VwVBU Nachhaltiges Bauen in der öffentlichen Beschaffung Nachbericht Fachdialog zirkuläres Bauen am Beispiel ressourcenschonender Beton Leitfaden für nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen Pressemitteilung der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt vom 07.10.2022 zum erstmaligen Einsatz von ressourcenschonendem und klimaverträglicherem Transportbeton in Berliner Bauvorhaben Friedenauer Höhe

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Algivore Cercozoa prägen die Zusammensetzung der Gemeinschaft von Bodenkrusten, der dominanten Vegetation in Polarregionen

Räuber-Beute-Beziehungen zwischen Bakterien und ihren eukaryotischen Räubern werden seit langem in der terrestrischen Ökologie untersucht, jedoch werden die Interkationen zwischen Mikroeukaryoten oft vernachlässigt. Mikroalgen nehmen eine Schlüsselposition als phototrophe Organismen in den marinen und Süßwasserökosystemen der Antarktis und Arktis ein; die meiste Energie und die meisten Nährstoffe werden durch diese zu höheren trophischen Ebenen kanalisiert. In diesem Kontext fehlen Studien in den terrestrischen Ökosystemen der Antarktis. Die terrestrische Vegetation der Antarktis wird dominiert durch kryptogamen Bewuchs mit einer Vielzahl und hoher Abundanz von Mikroalgen. Bis zu 55% des eisfreien Bodens der antarktischen Halbinsel und bis zu 70% im arktischen Spitzbergen werden von biologischen Bodenkrusten (Biokrusten) bedeckt. Diese Zahlen werden zukünftig auf Grund des Klimawandels und der daraus folgenden Erwärmung der Polarregionen steigen (“Arctic Greening”). Man kann daher annehmen, dass ein großer Anteil der Primärproduktion in den Polarregionen durch Mikroalgen in Biokrusten realisiert wird. Dennoch fehlt die Verbindung zu höheren trophischen Ebenen; insbesondere, wenn man bedenkt, dass in der Antarktis algenfressende Metazoen selten und artenarm sind. Cercozoa sind eine der häufigsten algenkonsumierenden einzelligen Eukaryoten (Protisten) in terrestrischen Systemen; vorläufige Ergebnisse zeigen: algenkonsumierende Cercozoa dominieren die mikrobielle Gemeinschaft in den Biokrusten der Polarregionen. Wir werden zum ersten Mal die Räuber-Beute-Beziehung in Biokrusten zwischen den Algen als Primärproduzenten und den wichtigsten Algenkonsumenten erforschen, um so ein vollständigeres Bild des terrestrischen Nahrungsnetzes in den beiden Polarregionen zu erhalten. Um das zu erreichen, kombinieren wir einen Barcode-basierten Hochdurchsatz-Illumina Ansatz mit klassischen Kulturexperimenten, welche Aufschluss über ökologische Funktionen der einzelnen Organismen liefern. Damit erhalten wir erstmalig ein umfassendes Bild der Räuber-Beute-Beziehung zwischen Mikroalgen und ihren Räubern, den Cercozoa, für das terrestrische Ökosystem in Arktis und Antarktis. Diese Daten werden zur Beantwortung der folgenden Fragen beitragen: Wie wichtig ist das terrestrische Nahrungsnetz in den Polarregionen? Und hat die Klimaerwärmung das Potential diese Interaktionen zu verändern?

WFS Wärmekataster Energieerzeugungsanlagen Hamburg

Dieser WebFeatureService (WFS) stellt die Daten zu den Energieerzeugungsanlagen in Hamburg bereit. Detaillierte Informationen können Sie dem Wärmekataster Handbuch entnehmen. Zur genaueren Beschreibung der Daten und Datenverantwortung nutzen Sie bitte den Verweis zur Datensatzbeschreibung.

WFS Gitternetz Hamburg

Dieser WebFeatureService (WFS) stellt die meisten der im Hamburger Liegenschaftskataster vorkommenden, heute zum Teil historischen, Bezugssysteme und deren zugehörige Abbildungen für Kartenwerke bereit. Zzt. sind folgende Gitternetze verfügbar (Bezugssystem mit Abbildung): * DHDN mit GK Maßeinheit Meter Bezugsmaßstab 1: 1000 * ETRS89 mit UTM Maßeinheit Meter Bezugsmaßstab 1: 1000 * Lokales System Hamburg mit Ebenenabbildung In den Maßeinheiten Meter und Fuß und den Bezugsmaßstäben 1: 200, 250, 500, 1000, 4000 Zur genaueren Beschreibung der Daten und Datenverantwortung nutzen Sie bitte den Verweis zur Datensatzbeschreibung.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 4: Rechtliche Rahmenbedingungen

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Innerhalb des Verbundvorhabens ist renergie Allgäu e.V. dafür zuständig, die rechtlichen und insbesonderen genehmigungsrechtliichen Rahmenbedigungen zu analysieren und wesentlich dazu beizutragen die Genehmigungsfähigkeit zu erreichen. Außerdem ist renergie Allgäu e.V. als Praxispartner dafür zuständig, die spätere Übertragbarkeit in die landwirtschaftliche Praxis sicherzustellen und zu verbessern.

Luftreinhaltung Kraftwerke und Industrie. Regionale Umweltberichterstattung und Modellrechnungen

Vorbeugende Konzepte gegen schaedliche Umwelteinwirkungen, wie sie die grundlegende Novellierung des Luftreinhalteplan-Instrumentariums im BImSchG vom 14 Mai 1990 verstanden wissen will, benoetigen nicht nur bundesweit geltende Grenz- und Leitwerte, sondern regional differenzierte Ansaetze. Der rationellen Energienutzung, dh der Vermeidung von Emissionen ist vor einer Emissionsminderung an der Quelle bzw den Massnahmen zum Passivschutz die hoechste Prioritaet einzuraeumen. Relativ gesicherte Aussagen zur lokalen Belastungssituation und den Entwicklungstrends sind hierzu erforderlich. Forschungsfragen sind: - Wie stellt sich die raeumliche Verteilung der Emissionen im Kraftwerkssektor in der BRD im Jahre 1989 dar? - Welche Veraenderungen ergeben sich im Vergleich zum Jahr 1986, und welche Massnahmen verursachten diese Veraenderungen? - Wie entwickeln sich die Kraftwerksstruktur und Kraftwerkstechnik, die aus der Bruttostromerzeugung und Bruttoengpassleistung resultierenden Vollastbenutzungsstunden und das Einsatzspektrum der verschiedenen Energietraeger bis zum Jahr 2005? - Welche regionalen Schadstoffemissionen sind in diesem Zeitraum zu erwarten? - Welche regionalen Auswirkungen hat ein verstaerkter Ausbau der Kraft-Waerme-Kopplung als energiesparende Technik und die Abkopplung der Stromerzeugung vom Gas und Oel auf die Reduktion der Emissionen? - Welche regionalen Entwicklungen erzeugt eine verstaerkte energetische Nutzung von Abfaellen, die statistisch zu den regenerativen Energien gezaehlt wird, bei den Kraftwerksemissionen, und erfolgen evtl Rueckwirkungen auf das Abfallaufkommen?

Skalierbare Produktions-Erforschung für kostengünstige Thermoelektrische Generatoren mit Realanwendungstests und Untersuchung von Modularisierungskonzepten, Teilvorhaben: Integration eines Thermoelektrischen Generators in einen Pelletkessel und Erprobung

Um den Klimawandel zu begrenzen, ist neben dem Ausbau erneuerbarer Energien, auch die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Baustein. Ein hohes Potenzial für Einsparungen liegt bei thermischen Prozessen. Thermoelektrische Generatoren (TEG) bieten eine branchenübergreifende Lösung die Effizienz dieser Prozesse zu erhöhen. Durch einen Halbleitereffekt wandeln sie Wärme ohne bewegliche Bauteile in Strom und können so zur Abwärmenutzung oder Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden. Aktuelle Untersuchungen zeigen das hohe technische und wirtschaftliche Potenzial der Technologie. Jedoch kann durch die Vielfältigkeit der Anwendungen bisher kein Skaleneffekt bei der Produktion erreicht werden. Um den Zielkonflikt zwischen individuellen Anforderungen und hoher Produktionsmenge zu lösen, wird im Projekt ein modularisierter Herstellungsprozess untersucht. Es wird die gesamte Prozesskette von der Definition der Randbedingungen, über die (teil-)automatisierte Auslegung und Herstellung, bis hin zur Integration in verschiedene Anwendungen demonstriert. Der Herstellungsprozess und die Laboruntersuchungen der TEG finden am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte mit Thermoelektrischen Modulen der Fa. Isabellenhütte statt. Die Projektziele werden durch die Integration in einen Pelletkessel der Fa. Ritter, in einen Bioreaktor der Fa. DMT und in ein Biogas-BHKW mit der Fa. BITZER demonstriert. Dabei wird das Einsparpotenzial der Herstellkosten um 55%, insgesamt 10.000 Betriebsstunden mit über 80% der elektrischen Leistung und die realen Einsparungen von bis zu 40 t/Jahr CO2 durch die drei Anwendungen nachgewiesen. Darüber hinaus werden virtuelle TEG für eine Abgasreinigung der Fa. Bayer, eine Zinkschmelzanlage der Fa. Föhl, eine Bioraffinerie zur Wasserstofferzeugung der Fa. ProCone und den Verkehrssektor aufgezeigt. So wird der Technologietransfer von TEG in die Praxis ermöglicht, wodurch die Effizienz von thermischen Prozessen erhöht und der Klimawandel abgemildert werden kann.

Digi-RoM - Primäre Recyclingwege für glasfaserverstärkte Kunststoffe in Rotorblättern duch den Einsatz neuer, rezyklierbarer Duromere (Vitrimere) sowie durch die Unterstützung digitaler Methoden, Teilvorhaben: Scale-up von recyclierbaren, vitrimerbasierten Komposit-Materialien

Das Fluktuations-Dissipations-Theorem, Stochastik und klimaabhängige Subgitterskalenparametrisierungen für effiziente Klimamodelle

In verschiedenen Anwendungsbereichen der Klimamodellierung, z.B. Paläoklimatologie oder Sensitivitätsstudien, besteht Bedarf nach einem besonders effizienten Atmosphärenmodul. Niedrigdimensionale Modelle, basierend auf empirisch-orthogonalen Funktionen (EOF), mit einer empirischen linearen Parametrisierung der nicht aufgelösten Subgitterskalen (SGS), können viele Aspekte der Dynamik eines klassischen allgemeinen Zirkulationsmodells reproduzieren. Sie bieten sich somit in diesem Zusammenhang als interessantes Werkzeug an. Ein verbleibendes Problem war bisher die Klimasensitivität der empirischen SGS-Parametrisierung. In dem Projekt sollen zwei eng miteinander verwobene Ansätze verwendet werden, um dieses Thema anzugehen: (1) Neuere Ergebnisse zeigen, dass das Fluktuations-Dissipations-Theorem (FDT) Potential für die Vorhersage der Reaktion einer empirischen SGS-Parametrisierung auf variable externe Bedingungen hat, insbesondere wenn das betroffene System ausreichend viele schnelle Komponenten hat. Die barotrope Vorticitygleichung in dieser Untersuchung gestattet aber nur vergleichsweise langsame barotrope Rossbywellen. Es ist deshalb zu erwarten, dass der FDT-Ansatz in einem realistischeren Zusammenhang noch besser funktioniert. Darum, und auch mit der direkten Absicht, sukzessive den Realismus der Anwendung zu erhöhen, ist es geplant, die FDT-Strategie auf niedrigdimensionale Modelle der quasigeostrophischen Dreischichtendynamik (QG3S) anzuwenden, die synoptisch-skalige barokline Wellen zulässt. Dazu soll eine empirische linear-stochastische (Ornstein-Uhlenbeck, OU) Parametrisierung betrachtet werden. (2) Noch mehr als der obige Ansatz mit einer empirischen OU-Parametrisierung basiert die stochastische Modenreduktion (SMR) auf ersten Prinzipien. Die darin gegebene explizite Ableitung des Einflusses der nichtaufgelösten schnellen Moden, mit multiplikativem Rauschen und nichtlinearen deterministischen Beiträgen als Ergänzung zu Antrieb und additivem Rauschen wie in einer OU-Parametrisierung, sollte zu einem robusteren Verhalten eines entsprechend entwickelten niedrigdimensionalen Modells führen als die mehr datenbasierte OU-Parametrisierung der SGS. Da SMR-basierte Modelle allerdings zu einem Klimafehler neigen, die oben beschriebenen empirischen Ansätze andererseits sehr gut funktionieren, ist es vorgesehen, die Leistungsfähigkeit von SMR-Modellen zu verbessern, indem die konstante und lineare Komponente ihrer SGS-Parametrisierung empirisch ergänzt wird. Wiederum im QG3S-Zusammenhang soll das FDT verwendet werden, um die Reaktion der empirischen Komponenten der so modifizierten SMR-Parametrisierung auf externe Störungen vorherzusagen. Das übergeordnete Ziel dieser Anstrengungen ist ein effizientes Atmosphärenmodell, das soweit wie nach dem heutigen Stand der Wissenschaft möglich auf ersten Prinzipien basiert, das darüber hinaus aber das FDT verwendet, um die Klimaabhängigkeit der verbleibenden empirischen Elemente zu beschreiben.

Klimaschutz und KWK - aktuelle Entwicklungen im Kontext der wirtschaftlichen Randbedingungen und des technologischen Fortschritts

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