Ressourcen und Nachhaltigkeit
Abgeschlossene Projekte
Projektleitung: Prof. Dr. Erik H. Saenger, Prof. Dr. Rolf Bracke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (FHprofUnt)
Laufzeit: 2017 - 2020
Für die Entwicklung der Geothermie im Sinne eines Ausbaus der erneuerbaren Energien ist es unabdingbar, eine im Vergleich zu bisherigen Verfahren deutlich verbesserte seismische Risikoanalyse im Vorfeld von geothermischen Projekten zu gewährleisten. Seismische Risiken können bei jedem mitteltiefen und tiefen Geothermieprojekt auftreten, lassen sich aber bei genauer Kenntnis der örtlichen Begebenheiten deutlich reduzieren. Das vorgeschlagene Projekt will für die Metropolregion Rhein-Ruhr genau hier ansetzten und die verfügbaren geologischen Informationen für die geothermisch relevanten Gesteine und Tiefen in einem 3D-Untergrundmodell bündeln, das großräumige Spannungsfeld modellieren, und eine Risikoanalyse für durch die Nutzung geothermischer Energie induzierte Seismizität erleichtern. Im Fokus der Arbeit steht die Entwicklung eines Modellgestützten Anwendertools zur Risikoanalyse der Intrinsischen Erdbebengefährdung (3D-RuhrMarie). Projektentwicklern wird damit ein Werkzeug an die Hand gegeben, mit dem sich Gebiete, die ein erhöhtes Risiko für die Reaktivierung von Störungen und damit verbundene Seismizität bieten, schnell identifizieren lassen. Im Umkehrschluss können auch seismisch stabilere Bereiche ermittelt werden. Gerade in Nordrhein-Westfalen betrifft eine seismische Gefährdungsanalyse neben Geothermieprojekten auch Eingriffe des Bergbaus im Untergrund sowie Nutzungsmöglichkeiten altbergbaulicher Strukturen und damit verbundene Fragestellungen zum Grundwassermanagement. Das Konzept der 3D-RuhrMarie kann außerdem für weitere Regionen Deutschlands und Anwendungen im Zusammenhang mit der Lagerung radioaktiver Abfälle, Kohlenwasserstoffproduktion und CO2-Speicherung erweitert werden. Für eine Vielzahl von Unternehmen verschiedener Branchen stellt die 3D-RuhrMarie daher ein Anwendungstool dar, das die entscheidende Lücke zwischen Vorerkundung und Beginn der Projektphase im Sinne einer deutlichen Reduzierung des wirtschaftlichen Risikos schließt.
Projektleitung: Prof. Dr. Erik H. Saenger
Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen (FH Zeit für Forschung)
Laufzeit: 2017-2020
Das weltweit erste interdisziplinäre virtuelle Labor zur Materialcharakterisierung soll im Internationalen Geothermiezentrum an der Hochschule Bochum etabliert werden. Im Fokus werden numerische Simulationen der Wellenausbreitung in heterogenen Materialien auf verschiedenen Skalen stehen. Geplant ist die Entwicklung und fachübergreifende Anwendung von Vorwärts- und Inversionsalgorithmen mit den zwei übergeordneten Zielen, (a) die geothermische Exploration kostengünstiger und die Nutzung geothermischer Energie sicherer zu gestalten bei gleichzeitiger Reduzierung des Fündigkeitsrisikos, und (b) die Sicherheit von Stahlbetonwerken (z.B. Brücken) effizient zu evaluieren. Im Förderzeitraum werden drei miteinander vernetzte Forschungsfelder bearbeitet und damit eine Synergie zwischen Methoden der Geophysik, der Geologie und des Bauingenieurwesens geschaffen: (1) Mittels Simulationen der elastischen Wellenausbreitung in komplexen Geologien auf der Feldskala werden verschiedene Datensätze generiert, um die Interferometrie und die fk-Analyse, zwei Explorationsverfahren der passiven Seismik, miteinander zu kombinieren und zu optimieren. Ebenfalls sollen mit Feldskala-Simulationen Zonen für hohe Anfälligkeit seismischer Aktivität identifiziert werden. (2) Im Mittelpunkt dieses Teilprojektes steht die ganzheitliche Beschreibung geothermischer Reservoirgesteine. Des Weiteren wird im Rahmen der digitalen Gesteinsphysik der vorhandene numerische Setup um die Dämpfungsbestimmung mit monofrequenten Quellsignalen erweitert. (3) Um die Detektion, Lokalisierung und Charakterisierung von Schädigungszonen im Werkstoff Beton zu verbessern, werden etablierte zerstörungsfreie Prüfmethoden mit Time-Reverse-Modeling und Full-Waveform-Inversion Methoden aus der Geophysik kombiniert und unter Berücksichtigung der Anwendbarkeit auf Bauwerke optimiert.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: März 2020- April 2021
Das Projekt BaaS-LEV ist Teil des Ruhrvalley-Verbunds, einem Zusammenschluss aus Unternehmen und Hochschulen im Ruhrgebiet, die das gemeinsame Ziel verfolgen, sichere und vertrauenswürdige Technologie für die Bereiche Mobilität und Energie zu schaffen. Dieses wird gefördert durch das BMBF im Rahmen des Förderprogramms “Starke Fachhochschulen – Impuls für die Region (FH-Impuls)”. Ziel des Projekts ist es, nachhaltige Konzepte für die Energieversorgung von Mikromobilitäts-Sharingdiensten zu erforschen, prototypisch zu entwickeln, anhand von Demonstratoren zu erproben und zu bewerten. Zu den untersuchten technischen Lösungen zählen innovative Batteriewechselstationen, die einen Batteriewechsel durch den Nutzer ermöglichen sowie Off-Grid Solarladestationen zur direkten erneuerbaren Energieversorgung der Fahrzeuge. Mit den untersuchten Konzepten soll das Projekt zu einer klimaverträglichen Verkehrswende beitragen. Zur Datenerhebung und zur anwendungsnahen Erprobung wird in Zusammenarbeit mit lokalen Partnern ein Pilotprojekt zum e-Scooter Sharing implementiert. Die Forschungsfragen behandeln Potenziale von Energieversorgungskonzepten zur Verminderung der Umweltwirkungen des Verkehrs, Möglichkeiten zur Integration erneuerbarer Energien für Mobilitätsanwendungen sowie soziale Aspekte der Nachhaltigkeit durch Akzeptanzforschung.
Im Anschluss an dieses explorative Projekt ist ein weiterführendes Vorhaben im Ruhrvalley-Verbund geplant. Ziel des weiterführenden Vorhabens ist, konkrete technische Lösungen für die smarte und nachhaltige Energieversorgung von LEV-Sharingdiensten als Battery-as-a-Service-Konzepte selbst zu entwickeln und umzusetzen. Diese Lösungen sollen sich insbesondere durch die die Entwicklung von Software- bzw. Blockchain-Lösungen zur Verknüpfung unterschiedlicher urbaner Mobilitäts- und Energiesysteme und die Abwicklung von Bezahl- und Nutzungsvorgängen sowie die ganzheitliche, iterative Optimierung hinsichtlich der Nachhaltigkeitsaspekte von vorhandenen Konzepten abheben.
Projektleitung: Prof. Dr-Ing Semih Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ)
Laufzeit: Jannuar 2021 - Oktober 2022
Die Bevölkerung und der Wohlstand der Republik Ghana wachsen. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung steigt auch die Nachfrage nach Mobilitätsdienstleistungen, die vor allem für Autos und Mopeds besteht. Gleichzeitig verursachen diese Fahrzeuge eine hohe Umweltverschmutzung, wodurch Möglichkeiten für umweltfreundlichere Alternativen durch E-Mobilität geschaffen werden. Um die Umweltverträglichkeit zu verbessern, ist es jedoch wichtig, dass die für die Versorgung benötigte Energie aus einer erneuerbaren Quelle gewonnen wird.
Trotz der positiven wirtschaftlichen Entwicklung ist die Arbeitslosigkeit, insbesondere unter Jugendlichen, ein gesellschaftliches und politisches Problem in Ghana. Besonders ausgeprägt ist das Problem im formellen Sektor, wo das Wirtschaftswachstum nicht zu einer Erhöhung der Zahl der Arbeitsplätze geführt hat. Daher müssen Lösungen gefunden werden, die den Bedürfnissen nach Mobilität, Energiezugang und -versorgung gerecht werden und sich gleichzeitig positiv auf die Beschäftigung auswirken. Dies sind die Bereiche, in denen das Projekt E-Micromobility in Ghana ansetzt.
Das Projekt E-Micromobility in Ghana zielt darauf ab, Lösungen für den wachsenden Mobilitätsbedarf und die Umweltbelastung zu finden, indem Solarladestationen und Smart Mini-Grids zum Aufladen von elektrischen Lastenfahrrädern und Elektrorollern sowie Makerspaces am Projektstandort Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST), Kumasi, University of Energy and Natural Resources (UENR) und der Tema Export Processing Zone eingerichtet werden. Darüber hinaus soll im Rahmen des Projekts Elektromobilität einer breiten Bevölkerung zugänglich gemacht werden, wobei der Schwerpunkt auf der Schaffung von Arbeitsplätzen, dem Wissenstransfer und der Förderung des Privatsektors liegt.
Um die Umweltauswirkungen des Mobilitätssektors zu verringern, muss das Sharing-System von leichten Elektrofahrzeugen ausgeweitet und von der breiten Bevölkerung akzeptiert werden. Als Ausgangspunkt für ein Upscaling wird das Projekt zunächst auf dem Gelände der Partneruniversitäten (KNUST und UENR) repliziert. Hier werden die Universitäten selbst das Mobilitätsangebot für Studierende, Mitarbeiter und Besucher bereitstellen, sodass ein entsprechendes Geschäftsmodell entwickelt und die notwendigen Stellen für die Verwaltung und das Management des Sharing-Systems geschaffen werden könnten. Bei einer Übertragung des Projekts auf die Hochschulstandorte können langfristige Vorteile erzielt werden. Die Studierenden kommen bereits mit dem Thema der nachhaltigen Technologiegestaltung in Berührung. Viele werden später selbst solche Innovationen umsetzen oder in die Industrie einbringen und so den angestrebten Wissenstransfer festigen. Neben der Umsetzung des gemeinsamen E-Mobilitätsangebots können zwischen den drei Partnerhochschulen auch Workshops, Lehrveranstaltungen, Studierendenaustausch, Abschlussarbeiten sowie Gastvorlesungen zu den Themen nachhaltige Mobilität und Entwicklung stattfinden
Projektleitung: Prof. Dr. Petra-Schweizer-Ries
Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2014-2018
Die Hochschule Bochum ist seit 2008 auf dem Weg zur Nachhaltigen Entwicklung. 2011 wurden zwei Professuren im Bereich Nachhaltigkeit besetzt, 2012 eine dritte. In 2012 fand eine Open Space-Veranstaltung zur Einbindung aller Hochschulmitglieder (von Studierenden und Lehrenden über Werkstätten und Verwaltung bis hin zum Präsidium) in diesen Nachhaltigkeitsprozess statt, der noch 2012 mit dem Bochumer Nachhaltigkeitspreis ausgezeichnet wurde. 2013 wurde das „Integrative Institut Nachhaltige Entwicklung“ gegründet und seit dem richtet die Hochschule Bochum alle zwei Jahre den „Bochumer Nachhaltigkeitstag“ aus.
Auch forschungsseitig bewegt sich die Hochschule in diese Richtung und startete im Juli 2014 – gefördert vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen – auf Initiative zahlreicher Professorinnen und Professoren aus verschiedenen Fachbereichen unter der Federführung der Nachhaltigkeitsprofessorin Frau Prof. Dr. Schweizer-Ries an der Hochschule Bochum das im Rahmen der Förderprogramms „FH Struktur“ geförderte Projekt „Erlebnisraum Nachhaltige Entwicklung“. Die Nachhaltigkeitswissenschaft wird damit noch stärker zu einem zentralen Profilelement der Hochschule ausgebaut.
Das Thema Nachhaltige Entwicklung wird in zweifacher Weise aufgegriffen:
1. durch die Unterstützung einer Forschung für Nachhaltige Entwicklung der Hochschule unter Integration aller Fachbereiche und
2. durch die Entwicklung und Verstetigung eines Erlebnisraums, der sich durch technische, architektonische und didaktische Interaktionselemente auszeichnet und helfen soll, unterschiedliche Facetten von Nachhaltigkeit zu vermitteln.
Als Startthema widmete sich das wissenschaftliche Team den Fragen der Nachhaltigen Energienutzung und leistete so einen Beitrag zur deutschen Energiewende. Folgende Kernelemente zeichnen das Vorhaben aus:
Der Erlebnisraum mit den Menschen, die hineingehen, und der Gemeinschaft, die daraus entsteht...
... bildet einen technisch, architektonisch und didaktisch gestalteten Raum, der ein Umdenken und Umlenken in Richtung Nachhaltige Entwicklung anregt,
... entsteht durch wissenschaftliche Expertise und technische Entwicklung gemischt mit künstlerisch ansprechender Darstellung,
... orientiert sich in Stilistik und didaktischem Konzept am Vorbild der geodätischen Kuppeln und Dymaxion-Weltkarten von Buckminster Fuller.
Das Forschungsvorhaben unterteilt sich in vier zentrale Entwicklungsstränge:
- Nachhaltigkeitskommunikation und Nachhaltigkeitsbewusstseinsbildung
- architektonisch-künstlerische Darstellung
- technische Ausgestaltung
- didaktische Vermittlung
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Iris Mühlenbruch
Fördermittelgeber: Verkehrsverbund Rhein-Sieg
Laufzeit: 2013-2018
Im Rahmen des Projektes „Einführung eines kommunalen Mobilitätsmanagements in den Modellkommunen Alfter und Bergisch Gladbach“ wird das kommunale Mobilitätsmanagement als Daueraufgabe in der Kommune verankert und dafür eine geeignete Organisationsstruktur vor Ort geschaffen. Die Kommunen werden fachlich unterstützt und beraten, u. a. bei der Erstellung eines Mobilitätskonzeptes. Mittel für Einzelmaßnahmen werden bereitgestellt.
Die Hochschule Bochum ist mit der Evaluation dieses Projektes beauftragt und soll den Aufbau des kommunalen Mobilitätsmanagements in den Kommunen begleiten und erfassen. Dabei werden die „Veränderungen in den Köpfen“ von Schlüsselpersonen gemessen, wie auch die Veränderungen von (Verwaltungs-)Strukturen, Einstellungen und Meinungen zum Mobilitätsmanagement insgesamt sowie zum entwickelten Mobilitätskonzept und eine Bewertung der Wirksamkeit der vorgesehenen Maßnahmen vorgenommen. Die Erkenntnisse werden in den laufenden Prozess eingebracht und Handlungsempfehlungen für zukünftige Projekte formuliert.
Weiterführende Links:
Institut für Mobilität und Verkehrssysteme
Das zentrale Ziel des GeoMTES Projektes(Machbarkeitsstudie) ist die Entwicklung eines technisch und wirtschaftlich umsetzbaren thermischen Speicherkonzeptes zur energetischen Nachnutzung des Bergwerks Prosper-Haniel in Form einer thermischen Speicherung. Die Konzeptidee sieht vor, saisonal nicht nutzbare Abwärme aus Industrie- und Kraftwerksprozessen und/oder auf umliegenden Bergwerksbrachflächen erzeugte solare Wärme in das Grubengebäude einzuspeisen und bei Bedarf im Winterhalbjahr zur Wärmeversorgung von Gewerbe- und Wohnimmobilien ggfs. auch über bestehende Fernwärmenetze zu nutzen. Für die Etablierung solch untertägiger thermischer Speicher müssen im Grubengebäude entsprechende Infrastrukturmaßnahmen durchgeführt und geeignete Erschließungs- und Fördersysteme entwickelt werden. Voraussetzung hierfür ist das Vorhandensein eines noch vollständig zugänglichen und möglichst noch aktiven Bergwerks. Bis mindestens 2018 ist das Steinkohlebergwerk Prosper-Haniel hierfür noch vollständig zugänglich, sodass gezielte Wärmespeicherkonzepte entwickelt und etabliert werden können. Als Grundlage eines saisonalen Wärmespeichers können innerhalb des Bergwerks Prosper-Haniel Temperaturen von 30 - 50º C genutzt werden, da die Abbaubereiche bis auf eine Teufe von über 1200 m reichen.
Projektleitung: Prof. Dr. Erik H. Saenger, Prof. Dr. Rolf Bracke
Fördermittelgeber: EU (H2020-LCE-2016-2017)
Laufzeit: 2017-2020
GEMex has the ambition to bring together the extended Mexican know how of discovering, developing, and deploying conventional geothermal energy systems with a variety of European expertise from similar geothermal energy systems (Italy, Iceland etc.), of developing EGS technology, and finding new approaches to make use of super-hot geothermal systems. The approach should lead to concepts for extended future deployment of geothermal energy in Europe and Mexico. This will be done by common site developments, one for hot-EGS (Enhanced Geothermal Systems) and one for SHGS (Super-Hot Geothermal Systems). This approach will open synergies of competencies and technologies and will lead to an acceleration of the learning curve for geothermal development. Potential drill paths will be developed in the target areas in order to maximise the scientific output. The findings will be compared to extended experiences in EGS projects in Europe and elsewhere and with the few SHGS-projects in Europe (IDDP1) and Japan (Kakkonda).
We at Hochschule Bochum contribute to two sub-projects: (1) Seismic imaging from earthquake analysis, travel-time tomography and ambient noise correlation methods, and (2), Development and verification of concepts and technologies to access and exploit super-hot reservoirs (>300°C, including conditions above the critical point of water in the reservoir).
Weiterführende Links: http://www.gemex-h2020.eu
Das Novum dieses Forschungsvorhabens ist es, eine Pilotanlage zur Wärmespeicherung innerhalb eines ehem. und nicht mehr zugänglichen Steinkohlebergwerkes am ehem. Opelstandort (Werk I) in Bochum-Laer zu konzeptionieren. Unterhalb dieses Geländes ist die ehemalige Zeche Dannenbaum (1859-1958) lokalisiert.
Auf dem Betriebsgelände des ehemaligen Opel Werks befinden sich im Nordwesten die beiden Hauptförderschächte. Das Grubengebäude ist bis auf eine Teufe von -695,5 m NN bergbaulich erschlossen. Nach Stilllegung der Zeche wurden die beiden Schächte verfüllt. Zum jetzigen Zeitpunkt ist das Grubengebäude bis auf -190 m NN geflutet. Es ist davon auszugehen, dass innerhalb des Grubengebäudes ein ungestörtes Temperaturniveau von ca. 27°C auf der 8. Sohle, bei einer Teufe von -693 m NN, anzutreffen ist.
Nach erfolgreicher Beendigung der Machbarkeitsstudie ist die zeitnahe Realisierung einer Pilotanlage geplant. Dies würde die Etablierung einer Heizzentrale mit Sonnenkollektoren und einer Wärmepumpe zur ausschließlichen Wärmeversorgung für die Neuansiedlungen auf dem ehem. Opel Werksgelände (Mark 51°7) anstreben.
Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert. Die Hochschule Bochum erhält im Zuwendungszeitraum eine Förderung in einer Gesamthöhe von 230.357,25 €.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Inka Müller
Laufzeit: 01/2020 – 12/2023
Fördermittelgeber: Marie Skłodowska-Curie Actions Innovative Training Network
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Verbesserung der Anwendung von Structural Health Monitoring (SHM) basierend auf geführten Wellen für Pipelines, insbesondere in der petrochemischen Industrie und in der zivilen Infrastruktur. Gegenwärtige Methoden, wie z.B. Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurven, werden als nur bedingt geeignet angesehen, um eine standortspezifische Zuverlässigkeitsbewertung und Informationsbereitstellung zu ermöglichen. Ziel des Projektes ist die Verbesserung und Standardisierung von Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung, wobei der Schwerpunkt auf der Quantifizierung der Standortabhängigkeit liegt. Besonderes Augenmerk wird auf technische Hotspots für bestimmte Schadensarten in Pipelines gelegt. Das Projekt umfasst eine Kombination von experimentellen und simulationsbasierten Daten für bestimmte Schadensarten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, die mit etablierten Methoden der zerstörungsfreien Prüfung vergleichbar sind. Darüber hinaus werden verschiedene Signalverarbeitungsmethoden untersucht, um deren Einfluss auf die Zuverlässigkeitsbewertung zu verstehen.
Projektleitung: Prof. Dr. Petra-Schweizer-Ries
Fördermittelgeber: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2013-2016
Die Hochschule Bochum hat es sich nicht nur zur Aufgabe gemacht, sich zu einer der führenden Institutionen der Nachhaltigkeitswissenschaft weiterzuentwickeln, sondern auch, die Idee der Nachhaltigen Entwicklung im Hochschulalltag stetig vorzuleben und im Denken und Handeln von Studierenden, Lehrenden, in den Werkstätten, im Präsidium und in der Verwaltung immer wieder aufleuchten zu lassen. Dieser Prozess wurde mit dem Projekt „Hochschule Bochum in Nachhaltiger Entwicklung“ transformativ forschend begleitet und wissenschaftlich unterstützt. Die Hochschule Bochum soll so zu einem Vorbild für andere Hochschulen werden, die sich ebenfalls auf den Weg zur Nachhaltigen Entwicklung gemacht haben oder noch machen werden.
Das Forschungskonzept bestand aus fünf Elementen, die in mehreren Zyklen durchlaufen wurden:
- historische Aufarbeitung
- Systemanalyse
- Erarbeitung von Zielwissen
- Transformation durch transformative Forschung
- Evaluation
Geothermal resources tend to be found in deeper and harder geologic formations than typical hydrocarbon reservoirs. Therefore, drilling technologies and processes from the oil & gas field need to be improved constantly to make for more efficient and economic drilling. Drilling speeds or rate of penetration (ROP) of classic drilling technologies, e.g. tricone bits, suffers greatly in deep and hard formations. Thus, there is a great need for tools with higher ROP and low wear to reduce drilling, trip time and cost. Down-the-hole hammers (DTH) using compressed air have successfully been proven for decades in shallow drilling < 400 m depth. To reach greater depth, the working medium must rather be a liquid, due to the compressibility of air and the possible need of drill mud for borehole stability.
One of those improvements over the past ten plus years has been the development and application of hydraulic downhole hammer systems at GZB in Bochum and elsewhere worldwide for geothermal, hydrocarbon, and mining drilling applications. However, several disadvantages of these hydraulic, so far mainly clean water hammer systems, held back their widespread use so far. Main hindrances were e.g. water quality of almost clean tap water, missing recirculation systems and thus, no possibility of using drill mud additives for borehole control and improved hole flushing capabilities. With new hydraulic hammer systems being developed in Bochum, Germany and coming onto the market elsewhere, most of these problems have been addressed, if not solved up to now, also pushing their drilling capabilities further down to beyond 5.000 m depth. Work has been done and will be presented here on a summary on past and current hydraulic hammer technologies. Beginning with an introduction to main basic working principles, different hammer types are discussed. The results of recent field tests are being presented. Furthermore, recirculation units for hammer drilling, multiple phase or, respectively, fluid flows, and the potential product of DTD mud powered hammers are being shown and discussed.
These innovative, DTH hammer tools will greatly help the geothermal or other deep drilling industry to make their drilling efforts far more economic, especially but not exclusively, in deep, hard rock drilling situations. Furthermore, hard sedimentary rocks may be drilled much more economically with hydraulic mud hammers being able to be powered by (light) mud and thus, allowing for good borehole control.
Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Wytzisk-Arens und Dr. Alexandra Lindner
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Rahmenprogramm FONA³ (Forschung für nachhaltige Entwicklung), „Kommunen innovativ“
Laufzeit: 2017-2020
Im Rahmen des Vorhabens wird im Teilprojekt „Technische Konzeption und Implementierung“ ein GIS-gestütztes kommunales Monitoringsystem entwickelt, das den Schwerpunkt auf eine integrierte Betrachtungsweise sowie Bewertung legt, Daten zielgruppengerecht aufbereitet und dabei verschiedene insbesondere auch kleinräumige Betrachtungsebenen bedient. Die Hochschule Bochum forscht gemeinsam mit drei Verbundpartnern, dem Geographischen Institut der Ruhr-Universität Bochum, der Stadt Essen und der Stadt Mülheim an der Ruhr und verfolgt dabei das Ziel, das Monitoringsystem als praxisnahes Entscheidungshilfesystem zu entwickeln. Exemplarisch werden zunächst die Themenfelder Wohnen, Demografie, Soziales und Umwelt fokussiert sowie Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen den Themenfeldern identifiziert. "KomMonitor“ legt damit die Basis für eine fachübergreifende Stadtplanung, indem Datenbestände unterschiedlicher städtischer Fachbereiche aktuell und fachübergreifend vernetzt werden und somit Tendenzen der demografischen Veränderungen sowohl für die gesamte Stadt als auch kleinräumig für einzelne Quartiere abgeleitet werden können.
Der Fachbereich Geodäsie der Hochschule Bochum ist verantwortlich für die systemtechnische Konzeption und Implementierung des avisierten GIS-basierten Monitoringsystems. Basierend auf Konzepten für kommunale Geodateninfrastrukturen (GDI) und kommunalen GI-Systeme wird dazu in enger Abstimmung mit den Projektpartnern ein Architekturkonzept erarbeitet und umgesetzt, welches Kommunen in generischer und interoperabler Weise eine Plattform zur zielgerichteten Definition und Überwachung von Monitoring-Prozessen bietet. Ziel dieser Plattform ist es, mittels geeigneter Werkzeuge möglichst viele Teilschritte der Monitoring-Prozesskette von der Datenaufbereitung und -prozessierung, über die Indikatordefinition, -berechnung und -bewertung bis hin zur grafischen Repräsentation in einer interaktiven Web-Anwendung zu automatisieren. Ausgerichtet am Stand der Praxis und Technik sowie den kommunalen Bedarfen kann das integrierte Monitoringsystem so zusammenfassend als ressortübergreifende Planungsgrundlage zur Steuerung und Koordinierung städtischer Maßnahmen und Ressourcenverteilung dienen. Darüber hinaus soll das System generisch angelegt sein, sodass erstens eine inhaltliche Erweiterbarkeit um andere relevante kommunale Handlungsfelder problemlos möglich ist und zweitens der Einsatz von ISO/OGC standardisierten Schnittstellen/Diensten ermöglicht, auch die technische Lösung auf beliebige Kommunen zu übertragen.
Weiterführende Links:
Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet.
Das Fraunhofer IPT entwickelt im Rahmen des Projektes das Optikmodul mit wasserstrahlgeführter Laserstrahlung, das in einen konventionellen Bohrkopf integriert wird. Durch die Bestrahlung des Gesteins mit hochenergetischer Laserstrahlung wird ein deutlich höherer Bohrfortschritt erwartet als bei konventionellen Bohrverfahren. Der den Laserstrahl ummantelnde Wasserstrahl wird benötigt, um die Laseroptiken vor Verunreinigungen im Bohrloch zu schützen.
Die größte technologische Herausforderung liegt in der Einkopplung des Laserstrahls in den Wasserstrahl. Für Mikroanwendungen (Düsendurchmesser < 100 µm) ist dies bereits Stand der Technik. Für Makroanwendungen wie Gesteinsbohren ist dieser Ansatz bisher nicht umgesetzt worden. Im Rahmen des Projektes LaserJetDrilling wird ein Optikmodul in einen konventionellen Bohrkopf mit einem wassergeführten Laserstrahl integriert. Zur Umsetzung dieses Ansatzes ist die Entwicklung einer Laserstrahlquelle mit angepassten Strahleigenschaften (IPG) sowie einer speziellen Wasseraufbereitung und 'förderung (KAMAT) notwendig. Diese Entwicklungen sind Kernkomponenten des optischen Systems, welches vom IPT entwickelt wird. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme des optischen Systems erfolgt die Integration des Optikmoduls in den Bohrkopf. Abschließend wird der Demonstratorbohrkopf mit integriertem Optikmodul an einem Prüfstand des GZB getestet und die Technologie evaluiert.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Iris Mühlenbruch
Fördermittelgeber: Umweltbundesamt in Kooperation mit der Planersocietät Dortmund
Laufzeit: 2018 - 2021
Das Forschungsvorhaben MONASTA beleuchtet den wissenschaftlichen Erkenntnisstand aus den Richtlinien und Empfehlungen zur Straßenraumgestaltung, stellt gelungene Praxisbeispiele gegenüber und evaluiert mehrere Modellprojekte. Innovative Maßnahmen zur Neuaufteilung des Straßenraums werden in Köln, Aachen, Kiel und Leipzig hinsichtlich ihrer Wirkung evaluiert, hierzu werden Vorher-Nachher-Erhebungen durchgeführt. Zudem werden im Rahmen einer Prozessevaluation Hemmnisse und Erfolgsfaktoren bei der Maßnahmenentwicklung und -umsetzung identifiziert. Im Rahmen des Projektes wird untersucht:
- welche Möglichkeiten einer nutzergerechten und sicheren (Neu-)Aufteilung des Straßenraum zwischen dem motorisierten und nicht-motorisierten Verkehr existieren, wo eine verträgliche Koexistenz unterstützt werden kann und welche weiteren Nutzungsansprüche bestehen,
- welchen Beitrag eine Neuverteilung des Straßenraum für eine nachhaltige Mobilitätskultur in den Städten und zur Steigerung der Lebensqualität leisten kann und
- welche Verteilungen für bestimmte Nutzungssituationen auch unter Berücksichtigung des „ruhenden Güterverkehrs“ am geeignetsten sind.
Weiterführende Links:
Institut für Mobilität und Verkehrssysteme
Projektleitung: Prof. Dr. Susanne Stark
Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2016-2018
Das Projekt ist über das Landesprogramm für Geschlechtergerechte Hochschulen - Programmstrang Förderung von Denominationen in der Geschlechterforschung - mit einem sechsstelligen Betrag gefördert.
Nachhaltiger Konsum als gesellschaftliches Ziel ist dringend notwendig, um die großen sozialen und ökologischen Probleme unserer Zeit zu lösen. Die Marketingforschung dokumentiert vielfach das geschlechtsspezifisch unterschiedliche Konsumverhalten von Frauen und Männern – hier beklagen die Nachhaltigkeitswissenschaften eine Forschungslücke. Genau dort setzt das Forschungsprojekt an - welchen Einfluss hat das Geschlecht bzw. die Genderorientierung einer Person auf Nachhaltigkeitsstrategien und -kompetenzen im Konsumverhalten? Ziel ist es, die unterschiedlichen Treiber und Barrieren für bzw. gegen nachhaltiges Konsumverhalten bei Frauen und Männern zu identifizieren, um gendersensible Marketingstrategien zu entwickeln, die geeignet sind, mehr Nachhaltigkeit in Kauf und Nutzung bis hin zur Entsorgung von Bekleidung anzustoßen. Das Projekt fokussiert auf den Bereich Bekleidung - eines der Hotspots im Konsumbereich, ist doch die Textilindustrie für einen großen sozial und ökologisch negativen Impact verantwortlich.
Projektleitung: Wuppertal Institut
Konsortium: Bergische Universität Wuppertal, Hochschule Bochum, Ruhr-Universität Bochum, RWTH Aachen, Wuppertal Institut
Förderer: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes NRW (MWIDE)
Laufzeit: 07/2021 – 12/2023
Das Projekt Protanz.NRW analysiert die Auswirkungen von Energie- und Klimaprotestbewegungen auf die gesellschaftliche Akzeptanz innovativer Technologien zur industriellen Dekarbonisierung in Nordrhein-Westfalen. Um Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen, ist die Zusammenarbeit von Zivilgesellschaft, Industrie und Politik entscheidend. Das Projekt untersucht Faktoren, die die Akzeptanz von CO2-Reduktionsprojekten im Industriesektor beeinflussen und zielt darauf ab, die Einstellungen der Bevölkerung mit verschiedenen wissenschaftlichen Methoden zu verstehen. Zu den Projektaktivitäten gehören eine Auftaktveranstaltung, Aufsätze zu Mediennarrativen und zur Unterstützung der Energiewende. Das Konsortium umfasst mehrere Universitäten.
In dem FH STRUKTUR-geförderten Projekt „Rapid Optical Imaging for Waterjet Drilling Technology Enhancement“ (ROWDY) entwickeln das Internationale Geothermiezentrum Bochum (GZB) und das Institut für Thermo- und Fluiddynamik der Hochschule Bochum einen auf Hochdruck Wasserstrahltechnik basierenden Bohrprozess für die Tiefengeothermie.
In dem interdisziplinären Projekt von Gesteinsphysikern, Bau- und Maschinenbauingenieuren wird das Wasserstrahlschneiden von Festgestein, wie es in großen Tiefen vorkommt, untersucht und ein optimierter Bohrprozess entwickelt. Dieser neuartige dynamische Bohrprozess reduziert signifikant den Energie- und damit den Ressourcenverbrauch. Für die regenerative Energietechnik Geothermie ist damit ein Technologieschub und eine Kostenreduktion zu erwarten, der zu einer weiteren Verbreitung der Geothermie beitragen soll und so eine sichere, saubere und effiziente Energieversorgung fördert.
Hochdruck-Wasserstrahlschneiden kommt in verschiedensten Bereichen der Industrie seit vielen Jahren zum Einsatz. Es ist somit in der praktischen Anwendung zwar gut bekannt, jedoch mathematisch, physikalisch und strömungsmechanisch bisher kaum beziehungsweise gar nicht beschrieben. Daher wurden eventuelle Verbesserungen lediglich aus zahlreichen Anwendungen in der Praxis iterativ entwickelt. Diese Herangehensweise ist langwierig, teuer und vor allem im untertägigen Bereich wie der Bohrtechnik so nicht durchführbar.
Ein zentrales Ziel von ROWDY ist es daher, die Vorgänge zwischen Hochdruck-Wasserstrahl und Gestein sichtbar und damit mathematisch und strömungsmechanisch „greifbar“ zu machen. Zum Einsatz kommen hierzu modernste optische Messverfahren wie Ultrahochgeschwindigkeitsfotografie, Sprayanalyse und die bildgebende Geschwindigkeitsmesstechnik Particle Image Velocimetry (PIV). Diese Expertise kann auch zur Untersuchung anderer technischer, biologischer oder medizinischer
Strömung genutzt werden.
Der neuartige Bohrprozess wird im weiteren Verlauf des Projekts unter tatsächlichen Druck- und Temperaturbedingungen der geothermischen Reservoire in dem In-Situ Borehole and Geofluid Simulator (IBGS) des GZB getestet.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen (MKW)
Laufzeit: 2019
Im Rahmen des Förderprogramms "FH BASIS 2018" untersuchte das Labor für Nachhaltigkeit in der Technik smarte Akkuade- und Wechselsystemkonzepte in Bezug auf nachhaltige Sharing-Anwendungen im Bereich der e-Mobilität. Zur Durchführung der Forschungsarbeiten wurde eine Akkulade- und Wechselstation beschafft und auf dem Gelände der Hochschule Bochum (Westseite des D3-Gebäudes) aufgestellt. Dem gewählten Produkt „Swobbee“ der Fa. Greenpack liegt ein modulares Konzept zugrunde, das unterschiedliche Batterietypen verschiedener Geräte (Motorroller, Tretroller, Lastenräder, Geräte für den Garten- und Landschaftsbau etc.) integriert.
Das Projektteam, testet unter Beteiligung von 16 Studierenden der Hochschule mithilfe der Akkuwechselstation neue Möglichkeiten der Energieversorgung von Light Electric Vehicles (LEV). Sie führten dazu im Förderzeitraum Funktionstests und Versuche mit Testflotten z.B. zur Beurteilung der sozialen Akzeptanz und des realen CO2-Einsparpotentials durch.
Die Station wird seit der Aufstellung im Dauerbetrieb genutzt. Sie trägt dazu bei, die Hochschule Bochum in den zentralen Zukunftsfeldern der Mobilität, Energieforschung und Digitalisierung zu einem Schaufenster für nachhaltige Sharing-Anwendungen auszubauen.
Im SURE-Projekt soll die Anwendbarkeit eines Bohrverfahrens auf die Erschließung geothermischer Reservoire untersucht werden, welches konzentrierte Hochdruckwasserstrahlen zur Herauslösung des Gesteins aus der Formation nutzt. Dieses Verfahren wird als „Radial Water Jet Drilling“ bezeichnet. Ausgehend von einer vorhandenen Bohrung werden weitere Zweige in die Formation gebohrt, um Strömungszonen im Abstand von maximal 100m anzuschließen. Dieses Konzept wurde von der Öl- und Gasindustrie adaptiert und stellt eine umweltschonende Alternative zur hydraulischen oder säurebasierten Stimulierung von Formationen dar, um hochpermeable Zonen im Gestein zu erschließen.
Im Rahmen der Geothermie muss bei diesem Bohrverfahren jedoch besonders auf die Wirtschaftlichkeit geachtet werden, welche durch den Einsatz von mobilen und kostengünstigen Bohrgeräten, sog. „Coiled Tubing Rigs“, gegeben ist. Die Anwendung dieses Bohrverfahrens zur Erschließung geothermischer Reservoire stellt eine Neuerung dar und wurde bisher nur an der Oberfläche getestet und nicht unter den Bedingungen wie sie in einer entsprechenden Formation vorzufinden sind. Um ein besseres Verständnis über die Wechselwirkung zwischen Bohrflüssigkeit und Formation zu erhalten, wird der Bohrprozess von verschiedenen Projektpartnern auf unterschiedlichen Ebenen untersucht.
Auf Mikroskala werden diejenigen Gesteinseigenschaften bestimmt, die notwendig sind um den Abtragprozess durch Wasserstrahlen physikalisch beschreiben zu können, ebenso wie die Effektivität der zusätzlichen Zweige in der Formation im Vergleich zu herkömmlicher hydraulischer Stimulierung. Auf Mesoskala wird der Bohrprozess an sich untersucht, indem unter Umgebungs- und simulierten Reservoirbedingungen Versuche durchgeführt werden. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse wird dann das Bohrverfahren optimiert und mit Hinblick auf die Erschließung geothermischer Formationen weiterentwickelt. An dieser Stelle setzt das Geothermie Zentrum Bochum mit seinen vorhandenen Testeinrichtungen und Infrastruktur an.Auf Ebene der Makroskala wird das „Radial Water Jet Drilling“ in einer echten Bohrung untersucht um festzustellen, ob sich permeable Gesteinszonen zuverlässig lokalisieren und anschließen lassen, und in wie weit sich die Produktivität der Lagerstätte steigern lässt. Begleitet werden die Untersuchungen auf Mikro-, Meso- und Makroskala durch die Entwicklung modellbasierter Simulationen und Methoden, deren Ergebnisse anhand der Auswertung der durchgeführten Experimente und Versuche verifiziert werden sollen.
Die Ergebnisse des SURE-Projekts werden durch eine Steigerung der Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Anzahl von Geothermiebohrungen maßgeblichen Einfluss auf die Erschließung und Entwicklung von geothermalen Energiesystemen haben. Durch den technologischen Fortschritt im Bereich des „Radial Water Jet Drilling“ Bohrverfahrens, den verbesserten Anschluss hoch permeabler Gesteinsschichten und Strömungszonen an das Bohrloch und die Reduktion der Umweltbelastung durch den Bohrprozess und die Stimulierung des geothermischen Reservoirs, soll dies realisiert werden.
Konventionelle seismische Methoden, die ein Bild vom Erdinneren erzeugen, basieren auf aktiven Quellen, welche teuer in der Anwendung und nicht in jeder Umgebung (z.B. in Städten) praktikabel sind. Die Analyse seismischen Rauschens ("Noise") durch passive seismische Methoden bietet die Möglichkeit den Untergrund kontinuierlich unter geringeren Kosten und minimalen Auswirkungen auf die Umwelt zu beobachten. Das Ziel dieses Projektes ist es, eine explizite Beziehung zwischen den beiden passiven Methoden der Frequenz-Wellenzahl (fk) Analyse und der seismischen Interferometrie herzustellen, und sie gemeinsam zur Charakterisierung und Überwachung geothermischer Reservoire zu nutzen.
Die fk Analyse bestimmt aus den Daten seismischer Netzwerke Backazimuth und Slowness der registrierten Wellen und erlaubt damit Rückschlüsse auf den Ursprungsort der Noise-Quellen und die lokalen seismischen Geschwindigkeiten. Zusätzlich liefert sie Informationen über Anisotropie, welche in engem Zusammenhang mit der Dichte und der Orientierung von Störungszonen im Gestein steht. Dieser Aspekt der Methode wurde erst kürzlich erstmalig angewendet und bisher nicht systematisch untersucht. Anisotropie spielt jedoch eine entscheidende Rolle bei der Charakterisierung geothermischer Reservoire: Störungszonen dienen hier als Verbindung zwischen zwei Bohrlöchern, in denen sich induzierte Flüssigkeiten ausbreiten. Nutzt man das natürliche Vorkommen solcher Verbindungen kann dies die Notwendigkeit für künstliche Risserzeugung durch Einbringen hoher Wasserdrucke (so genanntes "hydraulic fracturing") verringern. Dieses Projekt überprüft inwiefern die fk Analyse geeignet ist Anisotropie anhand von Noise-Messungen festzustellen und bestimmt die Sensibilität der Methode gegenüber Veränderungen anisotroper Parameter. Mit Hilfe von synthetischen Daten, akustischen Labordaten und seismischen Daten werde ich die Bedingungen analysieren unter denen die Methode zuverlässig funktioniert.
Eine weitere, relativ neue Methode zur Interpretation von seismischem Noise ist die seismische Interferometrie. Ähnlich wie die fk Analyse basiert sie auf der Kreuzkorrelation von seismischem Noise, aufgezeichnet an unterschiedlichen Empfängern. Das Ergebnis ist die sogenannte Green'sche Funktion - die Antwortfunktion des Mediums auf eine Impuls-Quelle - zwischen zwei Empfängern. In diesem Projekt werde ich die Vorzüge beider Methoden herausstellen und aufzeigen inwiefern sie sich ergänzen. Letztendlich werde ich beide Methoden kombinieren um erstmalig die Anisotropie am Internationalen Geothermiezentrum Bochum aus Noise-Daten zu bestimmen. Zwar werden passive Methoden nicht die Genauigkeit aktiver Messungen erreichen, mein Ziel ist es aber zu zeigen, dass sie ein ausreichend gutes Bild erzeugen können auf dessen Basis folgende aktive Methoden effizienter und damit kostensparender und umweltschonender angewendet werden können.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach
Fördermittelgeber: Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MULNV)
Laufzeit: 2017 - 2020
Die Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung von nachhaltigen Bemessungsansätzen zum Umgang mit sich ändernden (instationären) Bemessungswerten in der Wasserwirtschaft. Es wird versucht, die vorhandene Lücke zwischen den Regelwerken, welche derzeit instationäre Ansätze ausschließen, und dem wissenschaftlichen Konsens, dass sich Quantilwerte infolge sich ändernder hydrologischer Randbedingungen ändern, zu schließen. Dabei wird angestrebt, auf Basis der Methoden der instationären Extremwertstatistik einen systematischen und standardisierten Ansatz zur Beschreibung von Instationaritäten zu finden, der eine möglichst breite Anwendbarkeit erlaubt. Das vorliegende Projekt fokussiert zunächst ausschließlich auf Niederschlagszeitreihen, da in der nahen Zukunft im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft die größten Implikationen aus sich ändernden Niederschlagsereignissen zu erwarten sind.
Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund der notwendigen Anpassung der Infrastruktur an Starkniederschlagsereignisse und der städtebaulichen Konzeption einer „wassersensiblen Stadtentwicklung“ von Bedeutung.
Das vorliegende Vorhaben besitzt eine hohe wasserwirtschaftliche Relevanz, da mit den erzielten Ergebnissen insbesondere Analysen und Erkenntnisse zu Niederschlagsereignissen mit Jährlichkeiten im Bereich von 1 bis 5 Jahren gewonnen werden. Diese sind in hohem Maße bemessungsrelevant für die urbanen Entwässerungssysteme. Vor dem Hintergrund zunehmender Starkregenereignisse wird die Notwendigkeit nachhaltiger Bemessungsstrategien für wasserwirtschaftliche Infrastruktursysteme, insbesondere im urbanen Raum, deutlich.
Projektleitung: Prof. Dr. Petra-Schweizer-Ries
Fördermittelgeber: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2018-2019
Urbanisierung ist einer der Megatrends unserer Zeit: Er umfasst alle politischen, gesellschaftlichen, technischen und ökonomischen Ebenen grundlegend und verändert sie langfristig.
Der Begriff Urbanisierung beschreibt längst nicht mehr bloß einen räumlichen Verdichtungsprozess durch zunehmende Verstädterung, er umfasst auch sozioökonomische und soziokulturelle Entwicklungen, die sowohl in städtischen Ballungsräumen als auch in ländlichen Gebieten stattfinden. Angesichts der Koexistenz von dicht und dünn besiedelten Räumen in NRW (z. B. Ruhrgebiet und Sauerland) sind hier diverse Facetten von Urbanisierungstypen und -trends erfahrbar.
Eine der aktuellen zentralen Herausforderungen lautet: Die Energiewende erfolgreich umsetzen.
Das Forschungsprojekt „EnerUrb“ zielt darauf ab, die nicht-technischen Aspekte der Energiewende in Verbindung mit der Urbanisierung zu erfassen und einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Entwicklung in diesen Bereichen zu leisten. Die beteiligten Forschungsinstitutionen (die Bergische Universität Wuppertal, die Hochschule Bochum, das Forschungszentrum Jülich und das Wuppertal Institut) befassen sich dabei mit den Wechselwirkungen von politischen, sozialen und kulturellen Implikationen der urbanen und ländlichen Energiewende im Nexus von Wasser, Energie, Landwirtschaft und Ernährung. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie eine ganzheitliche Energiewende aus bürgerschaftlicher und zivilgesellschaftlicher Sicht in Stadt und Land gestaltet werden sollte. Ziel des Projekts ist es, durch die Forschungsaktivitäten zu einer nachhaltigeren Gestaltung der Energiewende beizutragen und die Lebensqualität in Stadt und Land zu verbessern.
Ermöglicht werden soll dieses insbesondere durch die Partizipation von Bürger*innen sowie anderen Stakeholdergruppen in den beteiligten Gemeinden und Städten. Das Integrative Institut Nachhaltige Entwicklung an der Hochschule Bochum führt in diesem Kontext verschiedene Partizipationsformate durch und kooperiert dabei unter anderem mit der Stadt Bochum.
Das Forschungsprojekt „EnerUrb“ ist ein Teilprojekt des Virtuellen Instituts „Transformation – Energiewende NRW“. Es handelt sich dabei um einen Verbund aus zehn nordrhein-westfälischen Forschungsinstituten, der sich im Jahr 2013 auf Initiative der Landesregierung zusammengefunden hat. Das Institut wird neben der Landesregierung auch von der Stiftung Mercator unterstützt und durch das Kulturwissenschaftliche Institut Essen (KWI) und das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (WI) koordiniert. Im Rahmen des Virtuellen Instituts „Transformation – Energiewende NRW“ sollen Orientierungswissen, konkrete Handlungsansätze und Konzepte zur Umsetzung der Energiewende im Spiegel von Megatrends ausgearbeitet werden. Dies geschieht in unterschiedlichen Clustern, die Digitalisierung, soziale Spaltung und Urbanisierung im Kontext der Energiewende betrachten.
Weiterführende Links:
Projekt-Website „Virtuelles Institut Transformation Energiewende NRW“
Projektleitung: Prof. Dr. Petra-Schweizer-Ries
Fördermittelgeber: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2014-2017
Die Energiewende stellt Gesellschaft, Politik und Wirtschaft in Nordrhein-Westfalen vor große technologische, ökonomische, soziale und kulturelle Herausforderungen. Technologisch ist vor allem die Systemintegration erneuerbarer Energien bei zeitgleicher Gewährleistung hoher Versorgungssicherheit und Versorgungsqualität eine der zentralen Aufgaben. Weitere Anforderungen der angestrebten Transformation des Energiesystems umfassen die Kompatibilität regenerativer Energieträger, Fragen der Investitionssicherheit und Wirtschaftlichkeit (inkl. Wettbewerbsfähigkeit und Sozialverträglichkeit), die Notwendigkeit zur Überwindung der natürlichen Beharrungskräfte lang etablierter Systeme, die Schaffung von gesellschaftlicher Akzeptanz für die Umsetzung des Veränderungsprozesses, die Gestaltung eines integrativen Politikansatzes im Mehrebenensystem, Fragen der Partizipation und Teilhabe sowie eine Erweiterung des Innovationsverständnisses hin zu Systeminnovationen.
Gerade für NRW als größtem und wichtigstem Energie- und Industriestandort Deutschlands offenbaren sich diese Herausforderungen in besonderer Stärke. NRW zeichnet sich durch eine deutlich industriell geprägte Geschichte und eine hohe Konzentration von Betrieben der energieintensiven Branchen aus. Gleichzeitig deckt es durch seine innere räumliche Differenzierung aber auch die gesamte Wertschöpfungskette für eine Vielzahl von Produkten ab. Soziodemografisch finden sich in NRW europaweit die größte Bevölkerungsagglomeration, eine hohe Bevölkerungsdichte und eine umfassende Heterogenität der Gesellschaft. Zugleich ist NRW ein exzellentes Forschungsland mit einer sehr hohen Dichte an Universitäten, Fachhochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.
Der nachhaltige Umbau der Energiesystems in NRW wird – gefördert vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen – durch ein „Virtuelles Institut Transformation Energiewende NRW“ wissenschaftlich unterstützt. Dabei liegt der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten, komplementär zu den umfangreichen nationalen und internationalen Forschungsbemühungen in technologischer Hinsicht, auf den sozioökonomischen Implikationen der Energiewende unter Berücksichtigung der spezifischen nordrhein-westfälischen Rahmenbedingungen.
Unter anderem wurde in diesem Projekt eine Zukunftswerkstatt für die Stadt Bochum durchgeführt und eine Vision entwickelt, die visualisiert im Rathaus der Stadt Bochum hängt und die Zusammenarbeit der Hochschule mit der Stadt Bochum mitbegründet hat.
Weiterführender Link:
Projekt-Website „Virtuelles Institut Transformation Energiewende NRW“
Projektleitung: Prof. Dr. Haydar Mecit, Leonie Wegener
Link zu der personenbezogenen Seite der HSBO
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2020 – 2021
Bei der Frage, wie smarte Städte der Zukunft aussehen und funktionieren, rücken vor allem Vernetzungs- und Digitaltechnologien auf Basis neuer Use Cases für die Bereiche Energie und Mobilität in den näheren Fokus. Während sich Ökosysteme wie Apple iOS und Google Android zum Quasi-Standard für Smartphone-Plattformen entwickelt haben, so z.B. zur Energiesteuerung in Wohnungen (Smart Home) oder dem Sharing von vernetzten E-Kleinstfahrzeugen (Smart Mobility), sind Smart-City-IT-Plattformen für Städte noch am Anfang ihrer Entwicklung. Aufgrund dieser Relevanz Plattform gebundenen Use Cases (und entsprechender Hard- & Software) kommt folglich auch der Betrachtung von solchen Forschungskonzepten eine besondere Bedeutung zu, welche die Entwicklung von integrativen, interdisziplinären und intersektoralen Untersuchungsansätzen verfolgen. Denn angesichts der eingeforderten Energie- und Mobilitätswende sowie nationalen und EU-Klimaschutzzielen wird deutlich, dass zur Entwicklung nachhaltiger Städte die Akteure der Sektoren Wissenschaft, Wirtschaft und öffentliche Institutionen bzw. städtischen Einrichtungen enger und systematischer zusammenarbeiten müssen.
Dementsprechend ist Gegenstand der Vorstudie der initiale Aufbau eines Smart-City-Forschungslabors, welches u.a. im Rahmen von Workshops als Kollaborationsort für eben besagte Akteure dient. Hier sollen solche Smart Energy- & Smart Mobility Use Cases auf Basis des Stands der Wissenschaft & Technik erforscht und entwickelt werden, die später als Input für Business Cases dienen können. Dazu sollen erste Teile angebundener Reallabore in Form von Sensorik und Geräten im städtischen Umfeld (Demonstratoren) als Datenlieferanten fungieren. Per Client-Server-Betrieb zur (Sensor-)Datenübermittlung und per 3D-Visualisierungen zu Gebäuden und Stadtquartieren sollen Digital-Twin-Untersuchungsansätze genutzt werden
Weiterführender Link
Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Wytzisk-Arens
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur im Rahmen des mFund Förderprogramms
Laufzeit: 2017-2020
Auswirkungen des Klimawandels sowie die Intensivierung der landwirtschaftlichen Nutzung führen bereits heute zu erhöhten Nährstoffeinträgen in Fließgewässer und Talsperren. Wasserbehörden, Wasserwirtschafts- und Abwasserverbände sowie Kommunen stehen somit vor neuen Herausforderungen. Um auch zukünftig eine effiziente und umweltschonende Gewässerbewirtschaftung gewährleisten zu können, sind Anpassungen an die sich verändernden Rahmenbedingungen erforderlich.
Das Forschungsvorhaben WaCoDiS hat daher das Ziel der Quantifizierung und präzisen Verortung von Stoffausträgen sowie einer qualitativ optimierten Modellierung von Sediment- und Schadstoffeinträgen in Oberflächengewässer. Hierzu werden Lösungsstrategien zur Kombination von Copernicus Satellitendaten, in-situ Sensordaten, bestehender webbasierte Informationssysteme und neuer Modellkomponenten entwickelt. Die interoperable Vernetzung und kombinierte Analyse unterschiedlicher Satellitendatensätze und heterogener Messdaten mit unterschiedlichem raum-zeitlichen Auflösungsvermögen bilden die Grundlage für weiterführende, integrierte Auswertungen und Analysedienste, die zu einem verbesserten Gewässermonitoring führen. Die Entwicklung einer event-basierten und erweiterbaren Systemarchitektur, die auf Basis standardisierter Schnittstellen eine automatisierte Prozessierung raum-zeitlicher Daten ermöglicht, bildet die Grundlage für ein umfassendes Monitoringsystem, das außerdem für die Anbindung an die im Aufbau befindlich die Copernicus Datenplattform Deutschland (CODE-DE) vorbereitet sein wird. Zusätzlich werden fachspezifische (wasserwirtschaftliche und limnologische) Modellsysteme zur Simulation von Stoffeintragspfaden und für die Berechnung von Erosionsfrachten über offene Standards an das entwickelte System angebunden.
Die Hochschule Bochum ist als Verbundkoordinator im Projekt WaCoDiS verantwortlich für die Projektkoordination sowie für die Öffentlichkeitsarbeit. Die Expertise des Fachbereichs Geodäsie in der Entwicklung von Geodateninfrastrukturen sowie auf dem Gebiet der Geoprozessierung wird zudem in die Spezifikation der Systemarchitektur sowie deren Implementierung einfließen. So werden insbesondere eventbasierte Ansätze zur Prozessierung von raum-zeitlichen Daten innerhalb domänenspezifischer Informationsinfrastrukturen sowie Strategien zur Integration fachlicher Modelle erforscht und entwickelt. Auf Grundlage der erwarteten Projektergebnisse sollen schließlich in Kooperation mit dem Wasserbaulabor der Hochschule weiterführende Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich wasserwirtschaftlicher Informationsinfrastrukturen akquiriert werden, um so die methodischen Kompetenzen im Bereich des Aufbaus domänenspezifischer Informationsinfrastrukturen weiter auszubauen.
Projekttitel: Zwischenstudie SCiLivLabs – Zwischenstudie zu Smart City Living Labs - Ruhr
Projektleitung: Prof. Dr. Haydar Mecit
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2021 - 2022
Das Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Detailkonzeption zu Smart City Anwendungsfällen als potenziell replizierbare Blaupausen zu den Bereichen Smart Environment, Smart Mobility und Smart Energy mittels Smart-City-Reallaboren, -Prototypen und
-Simulationen mithilfe einer Zwischenstudie. Die Zwischenstudie baut nun auf den in der Vorstudie durchgeführten, initialen Aufbau und die Inbetriebnahme von Hauptteilen eines Smart-City-Forschungslabors als Kollaborationsort für verschiedene Smart-City-Akteure auf. Die dabei angebundenen Teile von Smart-City-Reallaboren, welche zu Testzwecken im urbanen Raum in der Vorstudie eingerichtet wurden, wie vernetzte Sensoren, Geräte und Fahrzeuge, sollen nun um weitere. Datenlieferanten ergänzt und weiterentwickelt werden. Die gewonnenen Daten sollen über eine in der Vorstudie begonnene, weiter aufzubauende Smart-City-IT-Plattform im Client-Server-Betrieb gesammelt, analysiert und weiterverarbeitet werden. Die derart erhaltenen Daten sollen wiederum im Forschungslabor zur weiteren Konzeption von Smart Environment-, Smart Mobility- und Smart Energy Use Cases herangezogen werden. Ein wesentlicher Gegenstand der Zwischenstudie ist daher der weitere Ausbau eines Smart-City-Forschungslabors, welches u.a. im Rahmen von Workshops als integrativer, interdisziplinärer und intersektoraler Kollaborationsort dienen soll. Dabei sollen solche Smart Environment-, Smart Mobility und Smart Energy Use Cases auf Basis des Stands der Wissenschaft & Technik erforscht werden, die später auch als Input für Business Cases dienen können. Das Forschungsvorhaben verfolgt ganzheitliche und integrative Untersuchungsansätze, zumal angesichts der eingeforderten Energie- und Mobilitätswende deutlich wird, dass zur Entwicklung nachhaltiger Städte die Akteure der unterschiedlichen Sektoren Wissenschaft, Wirtschaft und öffentliche Institutionen bzw. städtischen Einrichtungen enger und systematischer zusammenarbeiten müssen.
Weiterführender Link:
