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Dürremanagement an der Dreisam

Im Einzugsgebiet der Dreisam, wie in vielen anderen Gebieten Deutschlands, kommt es bei Dürreereignissen zu negativen Auswirkungen. Diese Auswirkungen betreffen eine Vielfalt an sozioökonomischen und ökologischen Systemen. Typische betroffene Sektoren im Untersuchungsgebiet sind dabei Land- und Forstwirtschaft, Energiegewinnung, öffentliche Wasserversorgung sowie aquatische Ökosysteme. Verschiedene Szenarien prognostizieren eine Zunahme und Intensivierung von Dürreereignissen, und somit auch ihrer Auswirkungen. Aufgrund der Komplexität analysiert das Vorhaben unterschiedliche Fragestellungen im für die Dreisam relevanten kleinskaligen Maßstab. Inhaltliche Fragen sind unter anderem: Wie kann die bestehende Messinfrastruktur verbessert und erweitert werden? Welche Risiken bestehen und welche Maßnahmen der Landnutzung haben diese wie beeinflusst? Welche kurz-und langfristigen Maßnahmen können die Bevölkerung aktiv in den Prozess des Dürremanagements einbinden? Wie lässt sich ein nachhaltiges, beschlussfähiges Dürremanagement im Einzugsgebiet umsetzen? Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einen partizipativen Ansatz zum Dürremanagement für mesoskaligen Einzugsgebiete am Beispiel der Dreisam, um so Antworten auf die Fragen liefern zu können.

Projektdaten

Projektnummer 2019-09
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Professur für Umwelthydrosysteme Fakultät für Umwelt und natürliche Ressourcen Universität Freiburg
Laufzeit 01.10.2019 - 30.09.2022
Zuschuss 137.632€

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Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Der naturnahe Wasserhaushalt als Leitbild in der Siedlungswasserbewirtschaftung – Analyse der Langzeitauswirkungen auf Grundwasserneubildung, Verdunstung und Abflussbildung im urbanen Raum
Freiburg - Landwasser

Ein Modell für den naturnahen Wasserhaushalt

Seit 1999 müssen Stadtplaner die urbane Wasserbewirtschaftung möglichst naturnah und umweltfreundlich gestalten. Für eine solche nachhaltige Wasserwirtschaft fehlten teilweise aber noch die Grundlagen. Bislang war es noch kaum erforscht, wie Regenwasser auf verschiedenen Siedlungsflächenverhalten versickert oder verdunstet, und wie sich diese Faktoren auf das städtische Mikroklima auswirken. Im Projekt des Lehrstuhls für Hydrologie der Universität Freiburg entstand deshalb ein Modell, das diese Faktoren für verschiedene Bebauungsarten analysierte und mit unbesiedelten Flächen im Umland verglich. Dafür kartierten die Wissenschaftler das Stadtgebiet von Freiburg und teilten es in verschiedene Oberflächenarten ein, z. B. Pflaster oder Asphalt, Häuser oder städtische Grünflächen ein. Auf verschiedenen Referenzflächen wurde über drei Jahre hinweg gemessen und festgehalten, wie dort Regenwasser verdunstet oder versickert, sich auf Stadtklima und Grundwasser auswirkt und wie effizient das Kanalsystem und bestehende Versickerungsmaßnahmen sind. Der Vergleich mit einer unbebauten Naturfläche im Umland erlaubt Rückschlüsse darauf, wie naturnah der Freiburger Wasserkreislauf ist. In Zusammenarbeit mit dem Eigenbetrieb Wasserwirtschaft der Stadt Freiburg und dem Ingenieurbüro Ernst & Co entstand so ein Instrument, das es zukünftig erlaubt, für einzelne Gebiete oder eine Stadt genaue Vorhersagen zu treffen. Eine Fallstudie in Landwasser ergänzte das Projekt. Aus diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein Model, das es auch anderen Städten erlaubt, ihre Wasserwirtschaft künftig nachhaltiger zu gestalten. Wesentliche Erkenntnisse: Die entwickelten Simulationswerkzeuge erlauben die zeitliche Dynamik des Wasserhaushaltes für die natürlichen, teilversiegelten und versiegelten Flächen, sowie für die dezentralen und zentralen Maßnahmen zur Versickerung von Niederschlag detailliert zu betrachten und in Ihrer Wirkung auf den gesamten Wasserhaushalt des Siedlungsraumes zu bewerten. Anhand des vorliegenden Modells lässt sich der Einfluss von Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen auf den Wasserhaushalt innerhalb von Siedlungsräumen nun zusätzlich auch in seiner Abweichung vom Wasserhaushalt naturnaher Referenzflächen quantifizieren und bewertet werden. Das Modell ist in allen Siedlungen anwendbar. Die Verfügbarkeit von Wasser in Städten für die Verdunstung kann gezielt zur Verringerung der Erwärmung städtischer Innenräume durch den Klimawandel beitragen. Dazu ist jedoch die genaue Berechnung des Wasserhaushaltes aller Oberflächentypen, sowie zentraler und dezentraler Maßnahmen zur Regenversickerung notwendig.

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung - Antrag auf Erhöhung der bereits bewilligten Fördermittel
Merzhausen

Optimierung mobiler Pyrolyseöfen

Seit 2011 erprobt ein Projektteam in einem Innovationsfondsprojekt eine mobile Anlage für die Pyrolyse von Biomasse aus Reb- und Obstschnitt. Dabei wandelt die Anlage unter Nutzung eines australischen Pyrolysesystems - unter mäßiger Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich das Verfahren gut dazu eignet, große Mengen an Biomasse in kompakte und wesentlich leichtere Biokohle umzuwandeln. Die Biokohle ist vielseitig verwendbar: Sie ist CO Während des Projektes zeigte sich jedoch, dass die Abläufe der mobilen Pilotanlage noch an mitteleuropäische Klimabedinungen und Biomassequalitäten angepasst werden müssen. Mit den Erfahrungen der letzten zwei Jahre optimiert deshalb das Team in einem Nachfolgeprojekt den Pyrolyseofen. Die optimale Feuchtigkeit des Brennmaterials, so zeigten die Untersuchungen, liegt unter dreißig Prozent. Die Biomasse aus Weinbau und Obstschnitt liegt jedoch häufig darüber, was eine gleichmäßige Pyrolyse verhindert. Auch ist die gleichmäßige Einförderung der Biomasse ein wichtiger Knackpunkt. In Zusammenarbeit mit der Herstellerfirma entwickeltenn die Projektleiter deshalb einen Aufbau, der im Ablauf optimiert ist und dabei das Pyrolysegut mit der Abwärme des Ofens trocknet. Die Ergebnisse aus diesem Projekt und den vorgelagerten Untersuchungen können dem umfangreichen Abschlussbericht entnommen werden.

Einspeisung von PV-Strom ins Straßenbahnnetz in Kombination mit einem Batteriespeicher zur Maximierung der Anlagengröße für einen ökonomischen Betrieb und größtmöglichen Beitrag zum Klimaschutz
Freiburg

Das VAG-Netz als Speicher für PV-Strom

Das klimaneutrale Freiburger Fußballstadion, Baubeginn geplant 2018, wird mit Strom aus Photovoltaikanlagen versorgt werden. Dabei müssen die Planer den stark schwankenden Energiebedarf – hoch an Spieltagen, niedrig in den Wochen dazwischen – in Betracht ziehen. Deshalb bekommt das Stadion voraussichtlich zwei PV-Anlagen: eine kleine zur Deckung des Grundbedarfs und eine größere zur Deckung der Spitzenlasten. Kann der Strom nicht vom Stadion genutzt werden, wird er ins Stromnetz eingespeist. Wirtschaftlich ist das oft wenig sinnvoll, denn wenn auch andere Erzeuger erneuerbarer Energien viel Strom einspeisen, z. b. in sonnigen Sommermonaten, erhält der Betreiber nur geringe oder gar keine Erlöse. Daher analysiert eine Machbarkeitsstudie der badenova WärmePlus und des Fraunhofer ISE eine alternative Einspeisung, nämlich ins Straßenbahnnetz der VAG. Daraus kann eine Gewinnsituation für beide Seiten entstehen: Die VAG erhält Strom zu günstigeren Konditionen; die WärmePlus kann den PV-Strom direkt,wirtschaftlich und lokal sinnvoll einsetzen. Zentraler Bestandteil eines solchen Systems ist ein Batteriespeicher, der flexibel zwischen Angebot und Nachfrage puffern kann. Ebenso könnte das Speichersystem auch die Energieeffizienz der VAG verbessern. Bisher gehen bis zu 950.000 kWh Bremsenergie pro Jahr verloren. Zwar sind die Straßenbahnen der VAG rückspeisefähig, d. h. sie können die beim Bremsen erzeugte Energie ans Straßenbahnnetz abgeben, das funktioniert aber nur, wenn sich gerade eine anfahrende oder beschleunigende Straßenbahn in unmittelbarer Nähe befindet, um die Energie aufzunehmen. Ist dies nicht der Fall, z. b. an Ausläuferstrecken oder Endhaltestellen, wandeln die Straßenbahnen die Bremsenergie in Verlustwärme um. Ein Batteriespeicher könnte diesen überschüssigen Strom aufnehmen. In einem früheren Innovationsfondsprojekt hatte die VAG bereits einen kleineren Schwungradspeicher an einer Endhaltestelle erprobt. Im jetzigen Projekt planen die Experten von WärmePlus und ISE ein komplexeres Speichersystem, dass sowohl PV-Strom als auch Bremsenergie aufnehmen und gezielt und erlösoptimiert entweder über einen Wechselrichter an das öffentliche Netz oder direkt als Gleichstrom in das Straßenbahnnetz abgibt. Dazu vergleichen sie verschiedene auf dem Markt erhältliche Speichermodelle, und analysieren, wie groß ein solcher Speicher sein muss, um sowohl wirtschaftlich wie effizient zu sein. Mit dem an die lokale Infrastruktur angepassten Konzept zeigt das Projekt neue Wege auf, um Energieversorgung und Energiewende ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu gestalten.