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Rechenmodell zur Stickstoffprognose

Dass ein Übermaß an Düngemittel dem Grundwasser und dem Klima schadet, ist lange bekannt. Seit den 1970ern nutzen Landwirte den Nitratinformationsdienst NID, um abzuschätzen, wie viel Dünger sie für eine bestimmte Fläche brauchen. Basierend auf Durchschnittswerten aus Bodenproben, ist der NID jedoch nur beschränkt aussagekräftig.

Inzwischen ermöglichen die Fortschritte im IT-Bereich exaktere Modelle und Prognosen.

Durch Analysen im Wasserschutzgebiet Hausen erarbeitetete die Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland (ANNA) zusammen mit Badenova das Rechenmodell ‚RefereNz’. Damit ist es möglich, anhand der analysierten Referenzflächen in Echtzeit vorherzusagen, wie sich die Nitratwerte für eine bestimmte Landparzelle entwickeln. Die Landwirte gaben dafür in eine internetbasierte Plattform unter anderem ein, wie sie ihr Bodenstück bepflanzen, bearbeiten und düngen. Um die Situation zu analysieren, nutzte das System die Modellsoftware Expert-N, die simulierte, wie sich der Stickstoffhaushalt während eines ganzen Jahres entwickelte.

Um den Landwirten zu helfen, sich schnell in dem neuen System zurechtzufinden, bezogen die Experten sie von Anfang an in das Projekt mit ein und veranstalteten zusammen mit Vertretern von Behörden, der Wasserwirtschaft und IT-Experten zwei Workshops.

Obwohl das Modell zunächst nur für Mais entwickelt wurde, lässt es sich mit den entsprechenden Daten und Analysen leicht auf andere Kulturpflanzen übertragen. Indem es in Zukunft ermöglicht, bedarfsorientiert zu düngen, schützt RefereNz das Grundwasser und mindert Klimagase wie CO2, Lachgas oder Ammoniak, die beim Düngen entstehen.

Projektdaten

Projektnummer 2006-14
Projektart Forschung und Studien
Projektträger ANNA- Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland
Laufzeit April 2006 bis Dezember 2010
Zuschuss 237.586

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:

Flottenmanagement eines hybriden Fahrzeugparks der badenova mittels Smart Metering Technologie
Freiburg

Elektrofahrzeuge intelligent in eine Flotte integriert

Bei der Forschung und Entwicklung von Elektroautos, die keine klimaschädlichen Gase ausstoßen, gab es in den letzten Jahren große Fortschritte. Mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben könnten sie grundlegend dazu beitragen, Individualverkehr und Klimaschutz zu vereinen. Gleichzeitig eignen sich Elektro- und Hybridfahrzeuge auch prinzipiell als so genannte Duel-Use-Speicher, d. h. sie können Strom aus dem Netz dezentral speichern, um dieses zu entlasten. Das ist besonders wichtig, weil erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie stärker als konventionelle Kraftwerke Stromspitzen produzieren. Deshalb untersuchte das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE) zusammen mit badenova, wie sich Stromangebot und Nachfrage regeln lässt, wenn immer mehr Elektroautos als potentielle Speicher auf den Straßen unterwegs sind. Ziel ist ein System, dass die Autos an ihrem jeweiligen Standort erfasst, sowohl den momentanen Netzzustand wie auch die Strompreise kennt, und die Autos mit einem so genannten Smart Metering Gateway leitet. Dieses gibt den Fahrern Auskunft darüber, ob es sich gerade lohnt, Strom zu laden oder wieder ins Netz einzuspeisen. Im Projekt untersuchte das ISE anhand der Fahrzeugflotte der Badenova, wieweit sich Elektrofahzeuge ökologisch und ökonomisch sinnvoll einsetzen lassen. An einem Testauto erprobten sie das Konzept schließlich für ein halbes Jahr in der Praxis. Es wurde eine intelligente Ladestation entwickelt, die erkennt, wann es sinnvoll ist Strom zu tanken oder abzugeben.

Energiewirtschaftliche- und lokale Systembetrachtung der Eigenstromnutzung von PV-Anlagen
Freiburg

Einspeisung oder Eigenstrom aus Photovoltaikanlagen

In den vergangenen Jahrzehnten ist die Anzahl der Solaranlagen in Deutschland stetig gestiegen. Wegen der attraktiven Vergütung speisten die Besitzer den Strom bisher überwiegend ins öffentliche Netz ein. In Zukunft jedoch sinken die Einspeisevergütungen, so dass sie dem Strompreis aus dem Netz entsprechen – die so genannte Netzparität – oder sogar darunter liegen. Das macht es einerseits attraktiver, den Strom selbst zu nutzen, andererseits müssen die Betreiber dafür jedoch in Stromspeicher investieren. Anhand des Freiburger Verteilnetzes untersuchte das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE) und badenova, wie sich die sogenannte Netzparität auf Netz und Nutzerverhalten auswirkt. Mit Hilfe des geografischen Informationssystems (GIS) der badenova analysierten die Wissenschaftler, welche Anlagen wann und wo wie viel Strom herstellen und ab wann es für die Nutzer wirtschaftlich ist, den Strom selbst zu nutzen. Anschließend erstellten sie verschiedene Szenarien, die die Chancen und Risiken für Nutzer und Netzbetreiber abwägen und prognostizieren, wie sich diese auf Strompreis und Umwelt auswirken. Mit Hilfe dieser Daten entwickeln die Projektpartner eine Informationskampagne für Anlagenbesitzer. Das Projekt hilft Netzbetreibern und Anlagenbesitzern sich auf einen dezentraleren Strommarkt einzurichten. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Bei kleinskaligen Projekten – von der Erzeugerseite oder von der Verbraucherseite her kleinskalig – ist es aus ökonomischer Sicht schwierig, sich als zusätzlicher Akteur (≠ Verbraucher) zu involvieren, sofern nur unmittelbare wirtschaftliche Gründe für den Endnutzer eine Rolle spielen und eine hohe Verzinsungserwartung vorliegt. Bei großen Verbrauchergruppen (vergleichbar mit >30 Wohneinheiten) und entsprechend größeren Erzeugeranlagen kann eine wirtschaftliches Geschäftsmodell für alle beteiligten Akteursgruppen jedoch erreicht werden. Batteriesysteme sollten im Kontext der Steigerung des Eigenverbrauchs und des Autarkiegrades nicht zu groß dimensioniert werden. Es herrschen Vorbehalte bei Gewerbe- und Industriekunden hinsichtlich des Einsparens durch „Eigenverbrauch“ aufgrund höherer Komplexität des Geschäftsmodells und regulatorisch gefühlter Unsicherheit; „altes“ Modell „Einspeisevergütung pro kWh“ psychologisch gesehen deutlich überzeugender. Stromabsatz an Verbraucher wird durch erste „2kWh-Batteriekapazität“ noch einmal signifikant reduziert im Bezug zu Verbraucher mit PV-Anlage und keinem Batteriesystem. Dies gilt für alle untersuchten Verbrauchergruppen. Werden Abweichungen zum SLP – verursacht durch ein PV-Batteriesystem – mit Ausgleichsenergiepreisen bewertet, so ergeben sich signifikante „Kosten“ pro Haushalt. PV-bereinigte SLPs sind gut geeignet diese angesetzten „Kosten“ wieder zu senken. Die zentralen Ergebnisse des Projekts finden Sie im Abschlussprojekt.

Versickerung von Regenwasser im Vauban
Freiburg

Funktioniert die Regenwasserversickerung wie geplant?

Weil mehr und mehr Flächen bebaut oder mit Beton versiegelt sind, versickert in den Großstädten Regenwasser immer schlechter ins Grundwasser. Die Kapazitäten des Kanalsystems sind oft begrenzt und deswegen bei Starkregen überlastet. Darüber hinaus schwemmt der Regen Schadstoffe in die Gewässer. Während man davon ausgeht, dass städtische Grünflächen, Bäume oder begrünte Dächer das Problem mildern, fehlen noch statistische Daten, die das erforschen. Im Freiburger Stadtteil Vauban untersuchte das Institut für Hydrologie der Universität Freiburg diese Zusammenhänge. Als junger Stadtteil ist das Vauban besonders gut dafür geeignet zu überprüfen, inwieweit die Stadtplaner tatsächlich vorhersagen konnten, wie der Regen abfließt. Weil der undurchlässige Lehmboden Wasser schlecht aufnimmt, entschieden sich die Planer damals dafür, Regenwasser weitgehend über Pflasterrinnen und Sammelgräben abzuleiten. Anders als herkömmliche Methoden arbeiten die Freiburger Hydrologen nicht nur mit Computermodellen, sondern stellen selbst umfassende Messreihen an, die in dieser Kombination bisher einzigartig sind. Sie untersuchen, wie viel Regen fällt, abfließt und verdunstet, wie viel Wasser Grünflächen aufnehmen können und ob bewaldete Flächen mehr Wasser speichern. Luftbilder geben Auskunft darüber, wie viele begrünte Dächer überhaupt vorhanden sind. Nach Projektabschluss steht das Simulationswerkzeug FReWaB (Freiburger Regen Wasser Bewirtschaftung) Gemeinden, Behörden und andere Interessierten zur Verfügung. Das Model ermöglicht die Abschätzung der Effekte von Regenwasserbewirtschaftung auf die Wasserbilanz eines spezifischen Standortes oder Grundstückes.. Das Modell sowie weiterführende Informationen finden Sie unter der Webseite des Instituts für Hydrologie der Universität Freiburg. Einige der während des Projektes angelegten Messstellen (einen Übersichtsplan (PDF, 1.5MB) finden Sie hier