Einführung

Sowohl Menschen als auch andere Tiere sind auf die Verfügbarkeit von sauberem Wasser angewiesen. Flüsse und Meere sind ein wichtiger Lebensraum für wirbellose Tiere, Fische, Vögel und Säugetiere. Der Mensch ist in hohem Maße von intakten Flusssystemen abhängig, die ihm Trinkwasser, Bewässerung für die Landwirtschaft, Verkehrswege und Erholungsgebiete bieten. Unsachgemäß behandelte Kunststoffabfälle gelangen zunehmend in Wasserläufe, entweder direkt oder durch Wind- oder Oberflächentransport bei starken Regenfällen, was die Ökosysteme der Meere und Flüsse schädigt. Der größte Teil des Plastiks wird über die Flusssysteme ins Meer transportiert. Während des Transports sammelt sich Plastik in Flussufern, Sedimenten, Wasserwerken, Seen und Stauseen an und verbleibt mehrere Jahrzehnte lang im Ökosystem der Flüsse. Bei Hochwasser wird der zurückgehaltene Kunststoff remobilisiert und in die Ozeane transportiert. Derzeitige Reinigungstechnologien wie der RiverScreener konzentrieren sich darauf, den Eintrag von Kunststoffen über die Flüsse in die Ozeane zu verhindern, vernachlässigen aber die lange Verweildauer von Kunststoffen im Fluss und ihre Auswirkungen auf die Ökosysteme der Flüsse.

Was ist die Waste Challenge?

Wie können unsere Flüsse und die mit ihnen verbundenen Ökosysteme plastik- und abfallfrei werden?
Da unsere Flüsse verschmutzt sind und das Plastik jahrzehntelang in den Flussläufen verbleibt, reicht es nicht aus, den Eintrag/Verbrauch von Plastik zu stoppen und die Plastikemissionen in die Ozeane zu verhindern. Wir müssen unsere Flüsse reinigen, da sie für eine gesunde und intakte Umwelt entscheidend sind.

• Können wir kunststoffverschmutzte Flussbetten und -ufer mit technischen Lösungen effizient reinigen?
• Können wir Managementstrategien für Flüsse und Stauseen finden, die eine einfachere Reinigungstechnologie ermöglichen?
• Welche biologischen Faktoren müssen berücksichtigt werden. Werden Fische oder andere Arten durch eine entwickelte Methode geschädigt?
• Wie können Anrainer und Interessengruppen beteiligt werden? Wie können wir ein gesellschaftliches Bewusstsein für das Problem schaffen?

Gewünschter Outcome

Ziel dieser Herausforderung ist die Wiederherstellung unserer Flüsse in der ganzen Welt. Ein grundlegender Schritt ist die Beseitigung von Kunststoffen durch technische und verwaltungstechnische Maßnahmen. Diese Mittel sollten nicht in die Ökosysteme eingreifen und einen nachhaltigen Lebenszyklus gewährleisten. Die Reinigungsmaßnahme sollte so lange wie möglich andauern, am besten für alle zukünftigen Generationen.

Gewünschter Impact

2019 zeichnete Unicef das Foto des Jahres aus, das die soziale Situation von Kindern im Slum Tondo in Manila auf den Philippinen zeigt. Ehemalige Fischer und Kinder schwimmen durch das verschmutzte Wasser in der Bucht und fischen nach Plastikflaschen, die an Recycler verkauft werden können. Das kann sehr gefährlich sein, vor allem während der Taifun-Saison. Die Menschen im Slum leiden unter Lebensmittelvergiftungen, Trinkwassermangel, Dengue-Fieber, Durchfall, Leptospirose und grassierenden Hautkrankheiten, Unterernährung, und die Lebenserwartung ist entsprechend niedrig. Wir wollen die Wasserqualität und damit die Lebensqualität der Menschen verbessern. Gleichzeitig stellen wir ein intaktes Fluss-Ökosystem wieder her, das Lebensraum für Fische, Säugetiere, Vögel und Wirbellose bietet Die Fischer sollen wieder Fische statt Plastik fangen können.

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema

Da das bereits emittierte Plastik jahrzehntelang in den verschmutzten Flussabschnitten verbleibt, ist das Problem nicht gelöst, wenn wir Strategien finden, um den Eintrag von Plastikmüll in das Ökosystem zu verhindern. Wir müssen uns auch um den gelagerten Plastikmüll in den Flüssen kümmern und technische Lösungen in Kombination mit Managementlösungen finden, um unser Flussökosystem zu reinigen. Wir dürfen die Organismen des Ökosystems durch unsere Reinigungsmaßnahmen nicht schädigen. Gesellschaftliche Partizipation kann die Akzeptanz der Maßnahmen bei den Anliegern und Betroffenen fördern. Am Ende sollten wir die Lebensbedingungen für die zukünftigen Generationen verbessern!

Relevante Links

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https://www.un.org/pga/73/plastics/

https://www.cee.ed.tum.de/en/wb/projekte/riverscreener/

https://doi.org/10.3389/frwa.2021.786936

https://doi.org/10.3389/frwa.2021.724596

https://www.muhr.com/en/home.html

https://feature.undp.org/plastic-tidal-wave/#group-the-great-garbage-patch-KX7j6ucP2U

https://www.unicef.de/informieren/aktuelles/photo-of-the-year/contest-2019

https://www.nationalgeographic.com/environment/article/plastic-gets-to-oceans-through-over-1000-rivers

Einführung

Angesichts der steigenden Temperaturen schmelzen die Gletscher weltweit in alarmierendem Tempo. So haben die Gletscher in den Alpen seit 1850 zwischen 30 und 40 % ihrer Fläche und die Hälfte ihres Volumens verloren, und weitere 10 bis 20 % ihres Volumens sind seit 1980 verschwunden. Beim derzeitigen Tempo werden die Gletscher in der Everest-Region bis 2050 voraussichtlich etwa 40 % ihres Eises verlieren und bis 2100 rund 83 %.

Vor dem Hintergrund fortschreitender Wüstenbildung und klimabedingter Herausforderungen werden im Himalaya seit Hunderten von Jahren künstliche Gletscher angelegt, um das Wasser, das sonst flussabwärts fließt, einzufrieren. Diese Form der Wasserspeicherung ermöglicht es den Gemeinden, ein Wasserreservoir für den häuslichen Gebrauch und für die Bewässerung ihrer Felder im Frühjahr zu haben. Im Jahr 2013 führte das Ice Stupa Project eine verbesserte Technik in Form von vertikalen Gletschern in Ladakh ein, die mit einer einfachen Holzstruktur und einer Rohrleitung gebaut wurde. Wie könnten wir die Eisstupa-Technik so verbessern, dass sie die Wüstenbildung und das Abschmelzen unserer natürlichen Gletscher wirksam aufhält?

Könnten wir darüber hinaus unsere eigene Eis-Stupa in den bayerischen Alpen bauen, um sie als Labor für nachhaltiges Leben zu nutzen, um angewandte und transdisziplinäre Forschung im Zusammenhang mit dem WEF Nexus zu entwickeln, um die Gletscher zu retten und den Klimawandel zu bekämpfen?

Was ist die Waste Challenge?

Der Bau einer Eis-Stupa ist ein handwerklicher Prozess, der durch angewandte multidisziplinäre Forschung im Zusammenhang mit dem Wasser-Energie-Nahrungsmittel-Nexus optimiert werden könnte. Keine Abfälle zu hinterlassen bedeutet im Zusammenhang mit diesem Projekt, dass sichergestellt werden muss, dass das für die Haushalte und den Anbau verwendete Stupa-Wasser sauber ist und aufbereitet wird, bevor es seinen Weg flussabwärts fortsetzt, wo sich andere Tier- und Pflanzenarten davon ernähren können. Damit sind jedoch viele weitere Herausforderungen verbunden. Nämlich:

•  Die Notwendigkeit, Rohre in schwer zugängliche und geschützte Bergregionen ohne Infrastruktur zu importieren und zu transportieren (könnten wir PET-Flaschen recyceln, um unsere eigenen Rohre herzustellen? Wäre ein solches Material sicher für die Wassergewinnung und widerstandsfähig gegen solche Temperaturen? Welche anderen Lösungen sind denkbar?)
• Die Energie zur Berieselung des Gletschers sollte nur durch den Wasserdruck bereitgestellt werden (der Höhenunterschied und die Kontraktionsdrossel sind entscheidend)
• Die Kontrolle des Schmelzwassers und die Bewässerung der Pflanzen erfordern die Planung von Ausgängen und einen geschlossenen Wasserkreislauf (außerdem sollte das Wasser aufbereitet werden, bevor es in seinen natürlichen Fluss oder - noch besser - in den Gletscher zurückfließt)
• Die Art der Pflanzen, die unter solchen Bedingungen wachsen können, ist begrenzt
• Die Notwendigkeit, eine Machbarkeitsstudie durchzuführen, um den besten Standort und die erforderlichen Ressourcen für den Bau unserer Eis-Stupa (oder einer Reihe von Eis-Stupas) in den bayerischen Alpen zu bestimmen (könnten wir Herrn Sonan Wangchuk - den Erfinder des Eis-Stupa-Projekts in Ladakh - als Mentor hinzuziehen? Könnten wir versuchen, Herrn Ovidiu Serghe zu kontaktieren, dem es gelungen ist, eine solche Stupa in Oberengadin/Graubünden in der Schweiz zu bauen, um ihre Erfahrungen und ihr Wissen zu teilen?)
• Ein Plan zur Überwachung und Instandhaltung der Eis-Stupa(s) als Labor für nachhaltiges Leben, um Daten und Wissen zu generieren, die auf andere Orte in der Welt übertragen werden können

Gewünschter Outcome

Wäre es nicht großartig, partizipative Aktionsforschung zu betreiben und gleichzeitig das Schrumpfen der Gletscher zu verhindern? Wenn wir die Eisstupa-Technologie als Labor für nachhaltiges Leben in die Alpen bringen, wird uns das helfen, Forschungen zur Abschwächung der Auswirkungen des Klimawandels auf unsere Gletscher zu entwickeln. Zunächst müssen wir die Machbarkeit des Baus von Eisstupas in den Alpen (und somit überall!) untersuchen, die Bedingungen und Auswirkungen verstehen und die Bautechnologie optimieren. Dann werden wir in der Lage sein, zu überprüfen, wie effektiv sie unsere Gletscher schützen und unsere Ernten bewässern. Wenn es uns gelingt, diese Initiative zu erweitern, könnten künstliche Gletscher uns helfen, den Anstieg des Meeresspiegels, die Wüstenbildung und das Ungleichgewicht der Nahrungskette aufzuhalten.

Gewünschter Impact

Die Verbindung der Ice Stupa Challenge mit dem WEF Nexus impliziert die Entwicklung von Low-Tech-Strategien, die von der Natur inspiriert sind und eine große Wirkung auf die Wasser- und Ernährungssicherheit in der Region und darüber hinaus haben. Dies würde uns auch Material für eine enge Zusammenarbeit mit dem Ice Stupa Project im Himalaya (zusammen mit der SECMOL School, einem von ihnen konzipierten Programm zum Aufbau von Kapazitäten) und mit den Universitäten und Forschungseinrichtungen, die einen Ice Stupa in der Schweiz gebaut haben, liefern.

Stellen Sie sich all die Daten vor, die wir sammeln könnten, all die (großen und kleinen!) Strategien und Systeme, die wir testen und optimieren könnten, all die Veränderungen in unseren Gletschern, die wir überwachen könnten, all das Wasser, das wir sparen könnten, all die Ökosysteme, die wir durch den Bau dieses Labors schützen könnten.

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema:

Wie bei jedem Projekt, das sich in einer frühen Phase befindet, gibt es finanzielle und kapazitäre Probleme. Das bedeutet, dass wir eine Durchführbarkeitsstudie erstellen müssen, die uns die Informationen liefert, um einen Vorschlag für die Beantragung von Mitteln zu erstellen. Sobald wir die Mittel haben, müssen wir außerdem bedenken, dass der Bau und die Instandhaltung einer Eis-Stupa in einer unzugänglichen Bergregion nicht einfach ist: Es herrschen raue Witterungsbedingungen, es fehlt an Infrastruktur, wir müssen Strategien ausprobieren und Fehler machen und vieles mehr.

Da es sich um eine langfristige Herausforderung handelt, könnte die verfolgte Strategie in verschiedene Phasen unterteilt werden, z. B.: 1) Durchführbarkeitsstudie + Entwicklung einer Kooperationsstrategie, 2) Suche nach Finanzmitteln, 3) Bau der Eis-Stupa (Verbesserung der Bautechnik?), 4) Überwachungs- und Optimierungsphase, 5) Bau angrenzender Projekte (z. B. Hochbeete und/oder Gewächshäuser für z. B. Hochbeete und/oder Gewächshäuser für Nutzpflanzen, Prototypen von recycelten Rohrleitungen, Entwurf von Bewässerungssystemen mit geschlossenem Kreislauf usw.), 6) Datenerfassung und Kapazitätsaufbau, 7) Upscaling des Projekts (d. h. weitere Eisstupas in den Alpen und darüber hinaus).

Relevante Links

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http://icestupa.org/about

https://e-zeppelin.ro/en/mortalive-project-bringing-ice-stupas-from-the-himalayas-into-the-alps/

Einführung

In Mexiko und in vielen anderen Entwicklungsländern ist die Abfallbewirtschaftung sehr informell, und die Kultur und Infrastruktur für Mülltrennung und Recycling befindet sich noch in den Anfängen. Im besten Fall landet der Abfall auf legalen Deponien, aber ein Teil des städtischen Abfalls wird illegal in Flüsse oder illegale Deponien gekippt oder unter freiem Himmel verbrannt. Nur ein kleiner Teil der Abfälle der Menschen wird recycelt. In einigen Fällen können die Menschen ihren Abfall zu Hause trennen und ihn dann an eine Sammelstelle verkaufen, die ihn dann an Recyclingbetriebe weiterverkauft. Die Preise für die verschiedenen Materialien, z. B. PET, Pappe, HPD-Kunststoffe, Metalle usw., werden durch den Markt für Recyclingmaterialien bestimmt. Dieses System ermöglicht es Menschen mit geringem Einkommen, in den Mülltonnen und auf Deponien nach diesen Materialien zu suchen und sie später an eine Sammelstelle zu verkaufen.

PIAS: Plantas de Impacto Ambiental y Social (Anlagen für soziale und ökologische Auswirkungen) ist ein Projekt in Texcoco, Mexiko, mit dem eine Einrichtung für die Aufwertung von Abfällen geschaffen werden soll. Dieses Aufwertungszentrum verfügt über eine Sammelstelle für verschiedene Arten von Abfällen und eine Recyclinganlage für mehrschichtige Verpackungen, die mit Solarenergie arbeitet und die mehrschichtigen Verpackungen in Karton- und Kunststoffpaletten umwandelt. PIAS möchte es den Menschen ermöglichen, mit ihren Abfällen Geld zu verdienen, aber noch wichtiger ist es, ihnen die Möglichkeit zu geben, die Abfälle in die Recyclinganlage zu investieren und vom Gesamtgewinn zu profitieren. Auf diese Weise nutzen die Menschen den Abfall als eine Art Investition.

Was ist die Waste Challenge?

In dieser Herausforderung werden wir die Situation der Abfallsammlung in kleineren Städten in Entwicklungsländern am Beispiel von Texcoco, Mexiko, untersuchen, wobei wir uns auf die folgenden Fragen konzentrieren und untersuchen, wie die Antworten zur Entwicklung des Projekts beitragen können.

• Wie arbeiten die Sammelstellen?
• Wie nehmen sie den Abfall entgegen und wie bereiten sie ihn für die verschiedenen Recyclingverfahren vor?
• Wie werden die Mitarbeitenden entlohnt?
• Welche Belohnungen funktionieren besser?
• Wie kann man mehr Menschen dazu bringen, ihren Abfall zu trennen?
• Wie kann die Menge der Materialien, die dem Recycling zugeführt werden, erhöht werden?
• Gibt es Möglichkeiten, den Prozess effizienter zu gestalten, ohne dabei negative Auswirkungen auf die Bevölkerung zu haben?
• Wie kann die Technologie/Digitalisierung in diesen Prozess einbezogen werden?
• Und wie kann ein fairer Zugang zu den ärmeren Bevölkerungsschichten gewährleistet werden?
• Wie können die Gemeinden mehr ökologischen und sozialen Nutzen aus diesem Teil des Abfall- und Recyclingsystems ziehen?
• Wie können die Abfallinvestitionen der Bevölkerung überwacht werden?
• Wie können bestehende Systeme einbezogen werden?
• Hinweis: Bitte achten Sie darauf, dass die Aufgabenstellung ergebnisoffen ist.

Gewünschter Outcome

Daher wollen wir klare und strukturierte Strategien haben, die wir im kleinen und großen Maßstab umsetzen können. Unser Ziel ist es, die Beteiligung der Gemeinden an der Abfalltrennung zu erhöhen, die Menge der recycelten Materialien zu steigern und positive Auswirkungen auf die Umwelt und die Gemeinden im Umfeld der Sammelzentren und Recyclinganlagen zu erzielen.

Ein weiteres Ziel ist die Erstellung eines MVPs, um die verschiedenen Ideen und Alternativen zu testen, die die Systeme verbessern könnten.

Gewünschter Impact

Wir wollen erreichen, dass mehr Mitglieder kleiner Gemeinden von der Mülltrennung profitieren. Wir möchten, dass sie die finanziellen, sozialen und ökologischen Vorteile verstehen, die sie mit jedem Stück Müll, das nicht auf der Mülldeponie landet, erzielen können. Und das, ohne die Arbeitnehmer im Abfallsektor zu belasten.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema:

• Die Umsetzung ist in Mexiko geplant.
• Wir konzentrieren uns auf den ersten Teil des Recyclingprozesses: Sammlung von Abfällen, Trennung von Materialien und Aufbereitung für das Recycling.
• Wir wollen einen starken Fokus auf die soziale Komponente legen: Wie kommunizieren wir mit den Einheimischen und wie motivieren wir sie, an unserem Projekt teilzunehmen?

Relevante Links:

Key Stakeholder: Ecolana contacto@ecolana.com.mx

https://ecolana.com.mx/

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Einführung

Intelligente Bewässerungssysteme nutzen die Automatisierung, um Zeit zu sparen, und können mithilfe von Sensoren besser entscheiden, wann die Pflanzen bewässert werden sollten. Bestehende automatische Bewässerungssysteme haben gezeigt, dass sie die Ernteerträge steigern und den Wasser- und Arbeitsaufwand verringern. In industriellen Gewächshäusern werden solche Systeme schon seit langem eingesetzt, aber der Übergang zum gemeinschaftlichen Gärtnern wäre der nächste wichtige Schritt, um den lokalen Gemeinschaften mehr Selbstvertrauen zu geben.

Was ist die Waste Challenge?

Die wichtigste Ressource, die bei der Gartenarbeit zu berücksichtigen ist, ist Wasser. Das Hauptziel sollte sein, den Wasserverbrauch zu quantifizieren und zu versuchen, ihn zu minimieren oder sogar zu recyceln (z. B. durch die Verwendung von Regenwasser oder sogar Grauwasser aus den Haushaltsleitungen). Es gibt verschiedene Arten der Bewässerung, z. B. Handbewässerung, Tropfbewässerung und unterirdische Bewässerung, die den Wasserverbrauch beeinflussen können. Auch die Struktur des Gartens, sei es ein Hochbeet oder eine vertikale Anlage, hat Einfluss auf den Wasserverbrauch.

Die Verwendung elektronischer Komponenten zur Regulierung des Wasserflusses bestimmt den Energiebedarf (z. B. Verwendung einer Zeitschaltuhr im Vergleich zu einem Mikrocontroller, auf dem ein maschineller Lernalgorithmus läuft, um zu entscheiden, wann die Pflanzen zu bewässern sind). Die für den Betrieb des Systems benötigte elektrische Energie sollte nach Möglichkeit aus erneuerbaren Quellen stammen und muss so gering wie möglich gehalten werden. Die Lebensdauer der Komponenten, wie Mikrocontroller und Sensoren, sollte berücksichtigt werden.

Die wichtigsten Herausforderungen, auf die man sich konzentrieren sollte:

• Wassereinsparung
• Recycling von Wasser
• Minimierung des Stromverbrauchs
• Vermeidung des Einsatzes giftiger Batterien
• Vermeidung von Elektroschrott
• Vermeidung der Verwendung von Kunststoffen, insbesondere von solchen, die schädliche Zusatzstoffe enthalten
• Verwendung erneuerbarer Energien für die Stromversorgung von Komponenten (z. B. Pumpe, Ventil, Mikrocontroller usw.)
• Vermeiden Sie zu viele elektrische Komponenten (halten Sie es einfach)
• Konzentration auf das urbane Gärtnern in kleinem Maßstab, d. h. eine vereinfachte Lieferkette (z. B. keine Verpackung, weniger Fahrten zum Einzelhändler)

Gewünschter Outcome

Ein intelligentes Bewässerungssystem, das einfach zu warten und zu reparieren ist. Es sollten so wenig elektrische Komponenten wie möglich verwendet werden, um das System zum Leben zu erwecken, mit minimalem Batterieverbrauch und ohne die Möglichkeit, dass giftige Stoffe ins Wasser gelangen. Es sollte die Wasserressourcen auf nachhaltige Weise nutzen und zuverlässig genug sein, um Pflanzen anzubauen, die sonst im Einzelhandel gekauft würden, wo die Transportemissionen zu einem Problem werden.

Am wichtigsten ist, dass das endgültige System einfach zu handhaben ist und dazu beiträgt, andere über seinen Zweck aufzuklären. Es sollte anderen Mitgliedern von Gemeinschaftsgärten die erhöhte Effizienz der automatischen Bewässerung zeigen.

Gewünschter Impact

Gemeinschaftsgärten sind ein wichtiges Mittel, um die Menschen in den Städten zusammenzubringen und eine grünere Stadtlandschaft zu schaffen. Automatisierte Bewässerungssysteme sind eine wichtige Möglichkeit, den Arbeits- und Zeitaufwand für die Bewässerung zu verringern. Dadurch wird die Ernährungssicherheit erhöht und eine engere Bindung zwischen einer Gemeinschaft und ihrer Umwelt geschaffen. Wenn das System nicht mehr benötigt wird, sollte es entsorgt werden können, ohne dass giftige Abfälle zurückbleiben.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema

Tips:

• Verschiedene Pflanzen haben einen unterschiedlichen Wasserbedarf
• Die Wasseraufnahme der Pflanzen aus dem Boden ist von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich
• Überlegungen, welche Gemüsearten für Gemeinschaftsgärten am attraktivsten sind

Out of Scope:

• Lieferkette der Gemüseproduktion
• Dinge überbewerten

Relevante Links

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https://cropwatch.unl.edu/2019/gap-growing-between-irrigated-rainfed-crop-yields

https://home.howstuffworks.com/recycle-water-for-outdoor-garden.htm

https://theconversation.com/food-security-vertical-farming-sounds-fantastic-until-you-consider-its-energy-use-102657

https://deepgreenpermaculture.com/2016/04/03/wicking-bed-construction-2/

https://scholarsjunction.msstate.edu/td/5207/

https://www.shawnee.k-state.edu/lawn-garden/Drip%20Irrigation%20for%20Community%20Gardens.pdf

Einführung

Fast 50 % der Weltbevölkerung leben in städtischen Gebieten. Die meisten unserer Lebensmittel werden von außerhalb der städtischen Gebiete bezogen, und es sind lange Transportketten erforderlich, um diese Lebensmittel in die Stadtzentren zu bringen. Mehr als ein Drittel der in der traditionellen Landwirtschaft erzeugten Lebensmittel landet auf dem Müll. Angesichts des derzeitigen Bevölkerungswachstums, der Bodendegradation und der Auswirkungen des Klimawandels wird die traditionelle Landwirtschaft nicht in der Lage sein, mit der Nachfrage Schritt zu halten. Im Gegensatz dazu hat die vertikale Landwirtschaft einen um 60 % geringeren CO2-Fußabdruck als die herkömmliche landwirtschaftliche Produktion, bei minimaler Verschwendung von Gütern. Darüber hinaus haben verschiedene Formen der Hydrokultur bereits bewiesen, dass sie mindestens 90 % weniger Wasser verbrauchen. Durch die Verlagerung der Lebensmittelproduktion in die Stadt werden die Transportkosten und die damit verbundenen CO2-Emissionen reduziert. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass die derzeitigen Methoden der vertikalen Landwirtschaft die traditionelle Landwirtschaft vollständig ersetzen können. So ist beispielsweise der hohe Energieverbrauch nach wie vor ein Hindernis, doch bietet sie eine dringend benötigte zusätzliche Quelle für die Lebensmittelproduktion.

Was ist die Waste Challenge?

Wie können wir, ausgehend von effizienten hydroponischen Methoden, die in einem städtischen Umfeld eingesetzt werden können, eine zusätzliche Quelle für die Lebensmittelproduktion näher an den Verbraucher bringen und gleichzeitig den Energieverbrauch, den CO2-Fußabdruck und die Lebensmittelabfälle auf ein Minimum reduzieren?

Gewünschter Outcome

Durch die Verkürzung des Weges vom Bauernhof zum Tisch werden die Menschen ein größeres Bewusstsein für unsere Lebensmittelversorgungssysteme bekommen. Die weitere Einführung der vertikalen Landwirtschaft in unseren Städten diversifiziert unser Lebensmittelversorgungssystem und reduziert den Verbrauch fossiler Brennstoffe für Logistik und Transport. Insgesamt wird die Lebensmittelverschwendung durch die lokale Verfügbarkeit reduziert.

Gewünschter Impact

Durch die Schaffung von produktiven Grünflächen in der Stadt werden die Menschen stärker mit ihren Nahrungsquellen verbunden sein, die Pflanze mehr schätzen und ein besseres Verständnis für ihre Komplexität entwickeln.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema

Muss Methoden des hydroponischen/vertikalen Anbaus im Innen- oder Außenbereich umfassen, die in einer Vielzahl von städtischen Umgebungen angewendet werden können.

Relevante Links

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https://umwelt.asta.tum.de/rfu/language/en/projects/plant-a-seed/
https://www.cyberfarms.de/ https://www.thebalancesmb.com/what-you-should-know-about-vertical-farming-4144786
Blogs, reports and design software for Controlled Environment Agriculture

https://www.agritecture.com/blog/2021/11/16/plant-chicago-the-circular-economy-and-supporting-the-next-generation- of-entrepreneurs
International association for vertical farming in Munich
German NGO aiding with their farm food challenge

Food and Agricultural Organization of the UN, info on food and different solutions such as aquaponics, hydroponics, greenhouses

Einführung

Laut dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen produzieren wir jedes Jahr mehr als 11 Milliarden Tonnen Abfall und in Ihrem privaten Studentenleben, aber auch im universitären Kontext tragen Sie zu dieser Zahl bei. Wir möchten Sie dazu inspirieren, Lösungen rund um das Thema Abfallreduzierung für einen von Ihnen ausgewählten Bereich des TUM-Campusmülls bzw. den von TUM-Studierenden erzeugten Abfall im Allgemeinen zu finden. Sie als Studierende der ca. 170 Studiengänge der Technischen Universität München können uns mit Ihrem interdisziplinären Know-how helfen, diese Herausforderung anzugehen und die Möglichkeiten, die Internet, Technik und Plattformen bieten, zu nutzen.

Was ist die Waste-Challenge?

• Wie kann eine Plattform helfen, Abfall an der TUM zu reduzieren?
• Wie sollte die Plattform aufgebaut sein?
• Was bietet Ihre Plattform und welches Abfallproblem geht sie an?
• Welche Artikel wollen Sie einbinden?
• Welche Daten benötigen Sie und wie wollen Sie mit ihnen arbeiten?
• Wie können Spitzentechnologien (KI, IoT, Mixed/Virtual Reality) dazu beitragen, die Nutzbarkeit und Wirkung der Plattform zu vereinfachen?
• Was sind die Grenzen der Plattform?
• Was sind gute Anreize für die Nutzung der Plattform?
• Wie sollte die Plattform beworben werden?
• Wie kann der Erfolg der Plattform gemessen werden?

Gewünschter Outcome

Entwickeln Sie eine Plattform von Studierenden für Studierende. Wir erwarten keine fertige/funktionale Plattform, sondern einen Prototyp.

Gewünschter Impact

Das Ziel der Plattform ist es, das Bewusstsein für die Abfallvermeidung zu schärfen. Studierende zu inspirieren, aktiv zu werden gegen unnötigen Konsum und gegen impulsiven Konsum und eine abfallvermeidende Gesellschaft. Das klare Bekenntnis und den Weg der TUM zu einer messbaren Abfallreduktion aufzeigen und kommunizieren.

Wichtige Hinweise für die Challenge/ das Thema:

Denken Sie darüber nach, was Ihnen helfen würde, die Verschwendung zu reduzieren, und über die Macht der Daten, denn wir können kein Problem lösen, das wir nicht vollständig verstehen.

Kontakt: t-ssalfetter@microsoft.com

Relevante Links

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Einführung

Was muss getan werden, um Abfälle zu minimieren und die Wiederverwendung und das Recycling zu optimieren - Datenerfassung und -messung, Visualisierung und Modellierung, um die Wertschöpfungskette transparent zu machen, das Abfallmanagement vorausschauend und optimiert zu gestalten und einen hochautomatisierten Abfallwirtschaftsplan pro Gebäude/Stadt zu erstellen.

Ein verantwortungsvoller Umgang mit Abfällen ist ein wesentlicher Aspekt des nachhaltigen Bauens. In diesem Zusammenhang bedeutet Abfallmanagement die Vermeidung von Abfällen, wo dies möglich ist, die Minimierung von Abfällen, wo dies machbar ist, und die effiziente Wiederverwendung von Materialien für neue, hochwertige Materialien. Die Praktiken der Abfallwirtschaft haben gezeigt, dass die Reduzierung, das Recycling und die Wiederverwendung von Abfällen für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Ressourcen von wesentlicher Bedeutung sind. Daher sollte der Bauabfallwirtschaftsplan die Transparenz der verwendeten Materialien, die Recyclingrate von Materialien und optimierte Wege für den Abbruch erhöhen, um auf der Grundlage des Abfallrecyclings äußerst wertvolle Ressourcen zu schaffen.

Was ist die Waste-Challenge?

Due to increasing landfills, reduced accesses for new material resources (get supply chains reliable) and CO2-emission reduction the waste from construction, refurbishment and demolition has to improve the sorted recycling and reuse processes. Therefore, processes and products need to be transparent from begin (design) towards the end of buildings e.g., knowledge of materials and composites, recycling rate of product. New waste management processes are required to be visualized, modeled, and simulated for an optimized prediction and sorting of recycling and reuse of the materials.

1. Which methods and processes already exists for waste management to increase recycling and reuse of materials? Challenges and pains?

2. Which parameters/functions within the whole building-life-cycle have to be measured, transparent and predictive to install an optimized waste management process/steps? Improvements for clear recycling and efficient sorting?

3. Which processes should be modeled and simulated to optimize the recycling and reuse rate of buildings (construction, refurbishment, and demolition)

Gewünschter Outcome

Empfehlung eines verbesserten Abfallbewirtschaftungsplans. Modell/Simulation für einen optimierten sortierten Abfallwirtschaftsplan mit Schnittstelle zu Gebäude-Lebenszyklus-Modellen.

Gewünschter Impact

Ökologisierung von Gebäuden durch Energieeffizienz und Abfallbehandlung. Hohe Recyclingquote und optimierte Wiederverwendung auf der Grundlage einer verbesserten Abfalltrennung, Recycling-Zertifizierung pro Gebäude, Unterstützung belastbarer Lieferketten

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema:

Check today’s waste management due to challenges/pains/ room for improvements. Check easy-to-use modeling and simulation tools for waste management plans.

Relevante Links

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https://www.youtube.com/watch?v=A2_zs01txUE

https://www.youtube.com/watch?v=ZgxLFxQ0zV4

Einführung

In den meisten Unternehmen, die Produkte entwickeln, herstellen und verkaufen, basieren Geschäftsziele, Portfoliostrategien, Prozesse und der organisatorische Aufbau immer noch auf Geschäftsparadigmen, die Nachhaltigkeit noch nicht vollständig berücksichtigen. Wenn die Industrie die Herausforderung annimmt, Abfälle bei der Produktion und der späteren Nutzung der verkauften Produkte zu vermeiden, weniger Wasser und Energie bei der Produktion zu verbrauchen, Materialien und Produkte am Ende ihrer Lebensdauer wiederzuverwenden oder die Verwendung kritischer Materialien von vornherein zu vermeiden, werden die Auswirkungen der umgesetzten Verbesserungen nicht ihr volles Potenzial erreichen, wenn die Unternehmen nicht in allen Bereichen eine nachhaltige Denkweise an den Tag legen.
Es ist jedoch oft unklar, welche umfassenden Veränderungen die Unternehmen vornehmen müssen, um wirklich nachhaltig zu werden. Was jedoch klar geworden ist, ist die weithin akzeptierte Erkenntnis, dass Unternehmen bis zu 80 % der Umweltauswirkungen von Produkten bereits in der Phase des Produktdesigns bestimmen (siehe Link unten). Der Beginn des Wandels hin zu echter Nachhaltigkeit muss daher auch neue Ansätze für die Produktgestaltung beinhalten.

Was ist die Waste Challenge?

Die Verbesserung der Auswirkungen eines Produkts auf die Umwelt zwingt die Unternehmen dazu, die Art und Weise der Produktgestaltung zu ändern. Entscheidungen über die Produktarchitektur oder die verwendeten Materialien bestimmen, wie effektiv und zu welchen Kosten das Produkt später entweder recycelt oder wiederverwendet werden kann. Daher ist das Produktdesign ein wichtiger Hebel zur Vermeidung/Verringerung von Abfall, zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks und des Wasserverbrauchs während der Produktion usw.

Die Reduzierung von Abfällen durch das Design eines Produkts ist jedoch eine komplexe Aufgabe. Bereits in der ersten Phase der Spezifikation der Produktanforderungen konkurrieren die Nachhaltigkeitsanforderungen mit den Kundenanforderungen und den Anforderungen innerhalb des Unternehmens - sowohl in technischer als auch in kommerzieller Hinsicht. Die interdisziplinären Designteams müssen mit diesem Interessenkonflikt umgehen und ausgewogene Kompromisse finden. In späteren Schritten, bei der Festlegung der technischen Produktspezifikation, müssen die Teammitglieder die Auswirkungen von Produktdesign-Entscheidungen auf Lieferketten, Fertigungsprozesse, Serviceprozesse und Recyclingtechnologien verstehen. Entwicklungsingenieure und Produktionsingenieure müssen sich eine starke Orientierung am Lebenszyklus nachhaltiger Produkte aneignen und werden wahrscheinlich feststellen, dass ihre Rollen und ihr Arbeitsbereich vielfältiger werden.

Schlüsselfragen:

• Welche Rollen und Funktionen entlang der Wertschöpfungskette (Vertrieb/Marketing, F&E, Beschaffung, Produktion, Logistik, Service) müssen bei der Entwicklung von Produkten, die nachhaltig gestaltet sind, einbezogen werden?
• Welche Hindernisse gibt es beim derzeitigen Produktentwicklungsparadigma, wenn es darum geht, Produkte nachhaltiger zu gestalten und ein Null-Abfall-Ziel wirksam zu unterstützen?
• Welche Hindernisse sind technischer Natur (z. B. Systemtechnik, Produkttechnologie, IT-Tools, Materialkenntnisse usw.) und welche sind eher auf die Menschen zurückzuführen, die versuchen, ihre derzeitige Denkweise, ihre Befugnisse und ihr Verhalten beizubehalten?
• Was sind die Folgen für die künftigen Fähigkeiten und Verhaltensweisen eines auf Nachhaltigkeit bedachten Entwicklungsingenieurs?

Gewünschter Outcome

Alle Veränderungen brauchen eine Anleitung zu einem attraktiven zukünftigen Zustand, der auf verständliche Weise erklärt, wie die Menschen in Zukunft anders handeln werden, um definierte Ziele zu erreichen. Für diese EuroTeQ Waste Challenge wird von den teilnehmenden Teams erwartet, dass sie eine Blaupause / ein Bild der Zukunft entwerfen, das die Arbeitsweise in der frühen Phase der Entwicklung nachhaltiger Produkte illustriert. Die Blaupause soll die Unterschiede zu traditionellen Arbeitsweisen aufzeigen, wobei der Schwerpunkt auf Ingenieuren in der Produktentwicklung und Fertigungstechnik liegt. Die Blaupause soll die notwendigen Veränderungen in den Fähigkeiten und im Verhalten der Ingenieure und des interdisziplinären Teams in ihrem Arbeitsalltag transparent und nachvollziehbar machen.

Gewünschter Impact

Die Blaupause dient als leicht verständliche und umfassende Beschreibung des künftigen Zustands, aus der die Unternehmen Transformationsziele, Strategien und Umsetzungspläne ableiten können. Die Blaupause sollte so eindeutig sein, dass sie als Leitfaden für die Bereiche Personalbeschaffung, Berufsausbildung, Führungsentwicklung, Personalwesen, operative Exzellenz/Prozesssteuerung und Betrieb bei der Festlegung wirksamer Aktionspläne dienen kann.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema

Obwohl mehrere Rollen und Funktionen in einem Unternehmen von einer Transformation in Richtung Nachhaltigkeit betroffen sind, konzentriert sich diese Abfallherausforderung auf die Rollen, die direkt am Produktdesign beteiligt sind, zumindest auf die Rollen, die für die technische Entwicklungsspezifikation von Produkten verantwortlich sind.

Relevante Links

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Circular Economy Action Plan, European Commission, 2020

Kontakt Markus Forthaus:

Mail: markus.forthaus@siemens.com
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Einführung

Siemens verkauft seine Produkte auf den globalen Märkten entweder direkt an Kunden oder über Wiederverkäufer und Systemintegratoren. In vielen Fällen verfügt Siemens über detaillierte Informationen über die installierte Basis von Produkten während des gesamten Produktlebenszyklus. Oft werden die Produkte über permanente digitale Verbindungen fernüberwacht, so dass Siemens auch die Informationen erhält, wenn ein Produkt außer Betrieb genommen wird. In diesem Fall bietet Siemens den Kunden an, die Produkte zurückzunehmen, um eine umweltgerechte Entsorgung zu gewährleisten, oder sie an die Siemens-Werke zur Wiederverwendung von Komponenten oder zur Aufarbeitung ganzer Produkte zurückzugeben.

Was ist die Waste Challenge?

Leider ist der Anteil der bei Siemens installierten Produkte ohne jegliche Informationen über Standort, Kunde und Nutzungsstatus beträchtlich. In der Regel wurden diese Produkte über einen oder mehrere Wiederverkäufer verkauft, die aus verschiedenen Gründen die Identität des Kunden nicht an Siemens weitergegeben haben. In anderen Fällen wurden registrierte Produkte von den Kunden an andere Kunden verkauft, und von da an verlor Siemens diese Produkte aus den Augen. So schätzt der Siemens-Geschäftsbereich Healthcare den Anteil der Produkte ohne derartige Informationen auf etwa 30 % der verkauften Produkte (z. B. Computertomographen, Magnetresonanztomographen, Röntgengeräte, Ultraschallgeräte, Labordiagnosesysteme usw.). Der Anteil ist in unterentwickelten Ländern/Regionen höher, in stärker industrialisierten Ländern/Regionen niedriger und in Europa am geringsten.

Siemens ist bestrebt, Abfälle auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Für den Anteil der Produkte ohne Standort-/Kunden-/Statusinformationen hat Siemens jedoch keine Kontrolle über die Art der Entsorgung, wenn diese Produkte aus dem Verkehr gezogen werden. Im schlimmsten Fall können Kunden sogar komplette Produkte in Mülldeponien, Flüssen usw. entsorgen.

Zentrale Fragen:

• Wie kann Siemens sicherstellen, dass keine Produkte aus der installierten Basis als Abfall entsorgt werden - ohne dass Siemens davon weiß?
• Wie können bei den vorgeschlagenen Lösungen Aufwand und Kosten für Kunden und Wiederverkäufer so gering wie möglich gehalten werden, um Wettbewerbsnachteile für Siemens zu vermeiden?
• Welche Lösungen könnten die Kosten für Siemens minimieren, wenn man die kostspielige und CO2-verursachende Logistik für die Rückführung deaktivierter Produkte nach Deutschland, insbesondere aus den weiter entfernten Regionen der Welt, berücksichtigt?

Desired Outcome

Die vorgeschlagene Lösung sollte Siemens in die Lage versetzen, (wieder) die aktuellen Standort-/Kunden-/Statusinformationen eines Produkts spätestens zum Zeitpunkt seiner Deaktivierung/geplanten Entsorgung zu erhalten. Auf der Grundlage dieser Informationen kann Siemens dann über die optimalen Maßnahmen zur Wiederverwendung und/oder zum Recycling entscheiden und seine Aufzeichnungen für die Überwachung der Nachhaltigkeitsverbesserungen von Siemens aktualisieren.

Desired Impact

Siemens ist für die nachhaltige Nutzung und Entsorgung seiner Produkte während des gesamten Lebenszyklus verantwortlich.
Die Lösung wird sich erheblich auf die Fähigkeit von Siemens auswirken, die Entstehung von Abfällen aus Siemens-Produkten zu vermeiden, die außerhalb der eigenen Kontrolle auf Mülldeponien entsorgt werden.

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema:

Betrachtete Produktpalette: Medizinische Bildgebung, Labordiagnostik, Point-of-Care-Diagnostik

Relevante Links

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https://www.siemens-healthineers.com/de

Kontakt: Markus Forthaus

Internet: www.siemens-advanta.com/consulting
LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/siemens-advanta-consulting

Einführung

Halbleiter waren ein wesentlicher Bestandteil der Informationsrevolution, die unsere Gesellschaft umgestaltet hat. Die moderne Gesellschaft würde ohne diese lebenswichtige Ressource nicht existieren. Darüber hinaus sind Halbleiter von grundlegender Bedeutung für viele nachhaltige Lösungen wie Automatisierung, intelligente Infrastruktur, Elektrifizierung und Virtualisierung. Eine der Folgen dieses enormen Wachstums ist die ständige Erzeugung von E-Müll (Elektroschrott).
Elektroschrott sind verschiedene Formen elektrischer und elektronischer Geräte, die für ihre Nutzer:innen nicht mehr von Wert sind oder ihren ursprünglichen Zweck nicht mehr erfüllen. Zu den E-Müll-Produkten, die ihren Gebrauchswert entweder durch Redundanz, Austausch oder Bruch verloren haben, gehören sowohl "weiße Ware" wie Kühlschränke, Waschmaschinen und Mikrowellen als auch "braune Ware" wie Fernseher, Radios, Computer und Mobiltelefone.
Da die Informations- und Technologierevolution den Einsatz neuer elektronischer Geräte exponentiell erhöht hat, fallen auch immer mehr veraltete Produkte an; Elektroschrott ist einer der am schnellsten wachsenden Abfallströme. Obwohl Elektroschrott komplexe Kombinationen hochgiftiger Stoffe enthält, die eine Gefahr für die Gesundheit und die Umwelt darstellen, enthalten viele der Produkte auch wiederverwertbare wertvolle Materialien, so dass es sich um eine andere Art von Abfall handelt als bei herkömmlichen Siedlungsabfällen.

Was ist die Waste-Challenge?

Derzeit werden weltweit bis zu 50 Millionen Tonnen Elektroschrott pro Jahr produziert, und einem Bericht der Platform for Accelerating the Circular Economy (PACE) und der UN E-Waste Coalition zufolge wird diese Zahl bis 2050 voraussichtlich auf 120 Millionen Tonnen pro Jahr ansteigen, wenn die derzeitigen Trends anhalten. Im Jahr 2017 wurden mehr als 44 Millionen Tonnen Elektronik- und Elektroschrott produziert - das sind mehr als dreizehn Pfund für jeden Menschen, der auf unserem Planeten lebt. Der jährliche Wert des weltweiten Elektroschrotts wird auf über 62,5 Milliarden US-Dollar geschätzt und übersteigt damit das BIP von über 123 Ländern. Da Elektroschrott der am schnellsten wachsende Abfallstrom der Welt ist, hat die UN dieses Problem als "Tsunami des Elektroschrotts" bezeichnet.

Schlüsselfragen

• Wie wird derzeit mit Elektroschrott umgegangen? (z.B. aktueller Stand + Marktforschung)
• Wie kann der Elektroschrott mit Technologien, die Halbleiter verwenden, effizient wiederverwendet oder recycelt werden? (z. B. KI, IoT, Deep Learning, Quantencomputer, Big Data, Drucksensor, CO2-Sensor)
• Was sind die Stärken, Schwächen, Chancen und Bedrohungen des von Ihnen vorgeschlagenen Systems zur Bewirtschaftung von Elektroschrott und wie können die Risiken bewältigt werden?
• Welche Auswirkungen hat Ihr E-Müll-Management auf die Umwelt, die Gesellschaft (z. B. Gesundheit, Lebensqualität, Nahrungskette) und den Staat?

Gewünschter Outcome

An e-waste management system could be developed with a depth of understanding of current market status, technologies, and potential risks. It would make the devices containing semiconductors sustainable by recycling and materials reclamation.

Gewünschter Impact

Die Auswirkungen des angestrebten Ergebnisses könnten im Zusammenhang mit den UN-Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) erläutert werden. Die Lösung des Problems des Elektroschrotts könnte unsere Gesellschaft den folgenden Zielen einen Schritt näher bringen:

• ZIEL 3: GUTE GESUNDHEIT UND WOHLBEFINDEN Die Sicherstellung eines gesunden Lebens und die Förderung des Wohlbefindens aller Menschen in jedem Alter sind für eine nachhaltige Entwicklung von wesentlicher Bedeutung.
• ZIEL 6: SAUBERES WASSER UND SANITÄRE VERSORGUNG Sauberes, zugängliches Wasser für alle ist ein wesentlicher Bestandteil der Welt, in der wir leben wollen.
• ZIEL 8: MENSCHENWÜRDIGE ARBEIT UND WIRTSCHAFTSWACHSTUM Ein nachhaltiges Wirtschaftswachstum setzt voraus, dass die Gesellschaften die Voraussetzungen dafür schaffen, dass die Menschen hochwertige Arbeitsplätze haben.
• ZIEL 9: INDUSTRIE, INNOVATION UND INFRASTRUKTUR Investitionen in die Infrastruktur sind für die Verwirklichung einer nachhaltigen Entwicklung von entscheidender Bedeutung.
• ZIEL 11: NACHHALTIGE STÄDTE UND GEMEINDEN Es muss eine Zukunft geben, in der die Städte Chancen für alle bieten, mit Zugang zu grundlegenden Dienstleistungen, Energie, Wohnraum, Transport und mehr.
• ZIEL 12: VERANTWORTUNGSVOLLER VERBRAUCH UND PRODUKTION Verantwortungsvolle Produktion und verantwortungsvoller Verbrauch
• ZIEL 14: LEBEN UNTER WASSER Der sorgfältige Umgang mit dieser wichtigen globalen Ressource ist ein Schlüsselelement für eine nachhaltige Zukunft.

Relevante Überlegungen für die Challenge/das Thema:

In dieser Challenge beziehen sich die Technologien hauptsächlich auf eingebettete Halbleiterelektronik wie KI, IoT, Deep Learning, Quantencomputer, Big Data, Drucksensor, CO2-Sensor. Inspirieren lassen kann man sich zum Beispiel von der Forschung von Piotr Nowakowski.

• Ein evolutionärer Ansatz für die Routenplanung von Fahrzeugen bei der mobilen Sammlung von Elektroschrott auf Abruf (2021)
• Kombination eines Algorithmus der künstlichen Intelligenz und eines neuartigen Fahrzeugs für die nachhaltige Sammlung von Elektroschrott (2020)
• Anwendung von Deep-Learning-Objektklassifikatoren zur Verbesserung der Planung von E-Müllsammlungen (2020)
• Rekonfigurierbare Recycling-Systeme für Elektroschrott (2020)
• Eine neuartige, kosteneffiziente Identifikationsmethode für die Demontageplanung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten (2018)
• Ein Vorschlag zur Verbesserung der Effizienz der Elektroschrottsammlung im städtischen Bergbau: Containerbeladung und Fahrzeugroutingprobleme - Eine Fallstudie über Polen (2017)

Wichtige Links

• Anwendungen von Infineon-Halbleitern
• Infineon Produkte
• Eco ATM
• PPP herunterladen

Agenda 2030: Why do we need a new Sustainable Development Goal 18 that covers the ecological impact of avoiding digital waste when generating and consuming data?

Einführung

Digitale Dienste und Geräte sind im beruflichen und privaten Bereich allgegenwärtig. Wussten Sie, dass jede:r Bürger:in in Deutschland ca. 1 t Treibhausgasemissionen/Jahr für digitale Anwendungen ausstößt? Die meisten von uns fühlen sich über diesen Anteil an unserem gesamten CO2-Fußabdruck (ca. 12 t p.a.) nicht gut informiert. Schätzungen zeigen, dass ein hoher Prozentsatz des Fußabdrucks auf unfreiwillig und unbewusst übertragene Daten zurückzuführen ist.

Warum ist das so? Der digitale Lebensstil ist mit einer physischen Seite von Daten (z.B. Server, Netzwerke) und Geräten (Ressourcen, Produktion und Transport von digitalen Geräten, siehe SDG 12) verbunden.

Der Fokus auf digitalen Abfall wird immer wichtiger, da die Gesamtdatenmenge in den nächsten Jahren noch schneller ansteigen wird. Expert:innen diskutieren darüber, wie der durch den Energieverbrauch verursachte Fußabdruck von Daten berücksichtigt werden kann und wie er zu bewältigen ist. Schätzungen zeigen, dass ein hoher Prozentsatz des Fußabdrucks auf unfreiwillig und unbewusst übertragene Daten zurückzuführen ist. Beachten Sie dieses Zitat: "...dunkle Daten verursachen jährlich die gleiche Menge an Kohlendioxid-Emissionen wie 80 Länder zusammen, erklärt Eric Waltert, Regional Vice President DACH bei Veritas Technologies." www.cloudcomputing-insider.de/ueberfluessiger-datenmuell-vergroessert-den-co2-fussabdruck-a-926234/

Was ist die Waste-Challenge?

Die Förderung des digitalen Lebensstils und des digitalen Wandels unter Berücksichtigung einer ausreichenden Datenmenge bedeutet die Vermeidung von digitalem Abfall und unnötig verbrauchter Energie. Dies würde dazu beitragen, das Ziel kohlenstofffreier Organisationen, Gemeinschaften und sogar Länder schneller zu erreichen, ohne dass es zu Nachteilen oder wirtschaftlichen Rückschlägen kommt. Die Auswirkungen der Verringerung des digitalen Fußabdrucks auf diese Weise werden wahrscheinlich unterschätzt.

Schlüsselfragen

• Die Menge des Datenverbrauchs steigt jedes Jahr an. Welche Schritte können unternommen werden, um Daten im täglichen Berufs- und Privatleben zu verstehen, zu reduzieren, zu vermeiden oder sogar zu recyceln? Denken Sie z. B. an digitale Entrümpelungen, digitale Aufräumaktionen, die Nutzung digitaler Dienste mit dem Ziel, den Datentransfer zu reduzieren ...
• Versuchen Sie, einen Masterplan zu entwerfen: Wer muss wie für SDG 18 aktiv werden? (z. B. Bürger:innengemeinschaft, CIOs, Nachhaltigkeitsbeauftragte, Mitarbeiter:innen insgesamt, digitale Agenda der Ministerien, Nachhaltigkeitsberater:innen/-agenturen, Einflussnehmer:innen ... )

Gewünschter Outcome

Entwurf eines praktischen Rahmens zur Unterstützung aller Personen und Organisationen, die mit Daten umgehen. Entwurf einer Kommunikations-Toolbox, die Menschen dazu anregt, keine Daten mehr zu verschwenden und keine unnötigen Kohlenstoffemissionen zu verursachen.

Gewünschter Impact

Jeder, der mit dem Framework und seinen einfachen und einladenden Praxistipps in Berührung gekommen ist, "wächst" in eine neue digitale Denkweise hinein: die nachhaltige Art, das digitale Leben zu genießen, die einen achtsamen Umgang mit Daten anstrebt, ohne etwas zu verpassen.

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema

• Analysieren Sie den Ansatz "SDG 18" von Amy Luers in seiner ganzen Bandbreite. Heben Sie dann Bezüge zur digitalen Verschwendung hervor.
• Datenmanagement: Sammlung relevanter digitaler Handlungen im täglichen Privat- und Geschäftsleben (ein Tagesplan vom Aufwachen bis zum Schlafengehen könnte helfen, individuelle digitale Aktivitäten zu visualisieren)
  Die Schätzung des CO2-Fußabdrucks der Datenübertragung und des gesamten Fußabdrucks der Bürger:innen kann als motivierender Anstoß dienen (Daten = Energie = CO2)
• Wenn der Weg, den Daten zurücklegen, sichtbarer wird, könnten Ansätze gefunden werden, um Daten zu vermeiden, sie "abzuschneiden" oder sie als Abfall und damit vernachlässigbar zu identifizieren. Denken Sie z.B. an Ordner Ihres E-Mail-Providers, Videokonferenzen, Datenspeicherung von doc. Mp4, ppt etc.
• Nachdem Sie das Gesamtbild dargestellt haben: Welche Leitgedanken könnten hilfreich sein, um digitale Verschwendung zu vermeiden? Für Einzelpersonen und für eine Organisation?
• Wenn Sie einem:r Freund:in erklären müssten, was Sie in dieser Aufgabe erarbeitet haben: Wie würden Sie das tun? Erarbeiten Sie eine 3-minütige mündliche Rede, die sie/ihn dazu bringt, sofort mit dem Kampf gegen digitale Verschwendung zu beginnen
  (optional: Schreibe einen offenen Brief an EU-Kommissarin Mariya Gabriel, in dem du vorschlägst, dass SDG 18 sicherstellen muss, dass das digitale Zeitalter den digitalen Fußabdruck auf allen Ebenen respektiert)
• Als praktisches Ergebnis eurer Studie: a) Nehmt an einer Umfrage von futureearth.org teil und stellt eure Erkenntnisse im Plenum vor: "Tell us your thougths: What should an SDG on the digital age include?" futureearth.org/2020/07/02/the-missing-sdg-ensuring-the-digital-age-supports-people-and-planet/ b) Prüfen Sie das sustainablewebmanifesto.com und seine Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft und unterschreiben Sie, wenn Sie damit einverstanden sind www.sustainablewebmanifesto.com

Relevante Links

zip.Digital ist in der nächsten Runde!

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The Missing SDG: Ensure the Digital Age Supports People, Planet, Prosperity & Peacegy Amy Luers

Rechenzentren von Dark Data befreien Überflüssiger Datenmüll vergrößert den CO2-Fußabdruck(2020)

Digital Cleanup Day 2022/19/3 “what is digital trash” and further information/challenges

Steffen Lange/Tilman Santarius: Smarte grüne Welt? PDF

Lecture Jens Gröger, senior researcher oekom: Is our digital carbon footprint more threatening to climate than our fingerprint? (2022)

Sustainablewebmanifesto

Einführung

Im Jahr 2018 startete TU eMpower Africa (TUMA) sein erstes Energie-Wasser-Nahrungsmittel-System in St. Rupert Mayer, einer ländlichen Gemeinde 160 km von Harare, Simbabwe, entfernt. Die Idee hinter dem Projekt ist es, den Menschen einen verlässlichen Zugang zu Energie, sauberem Trinkwasser und Ernährungssicherheit zu bieten. Da die Subsistenzlandwirtschaft in den meisten ländlichen Gebieten Afrikas die Hauptnahrungsquelle ist, besteht eines der Ziele des TUMA-Teams darin, das System skalierbar zu machen, so dass es auch in anderen Teilen Afrikas eingesetzt werden kann, wobei die Nachhaltigkeit im Mittelpunkt der Arbeit steht.

Im Jahr 2018 wurde die erste Biogasanlage installiert, die täglich bis zu 6 m3 Biogas für die Küche des Krankenhauses produziert, wodurch die Verwendung von Brennholz vermieden wird. Das Krankenhaus wurde vor kurzem komplett mit Solarenergie versorgt. Daher können die Ressourcen der Biogasanlage auch für andere Anwendungsfälle genutzt werden, wie z. B. für die Systeme, die im Rahmen dieser Herausforderung entstehen.

TUMA installierte außerdem 18 Solarpaneele zum Betrieb einer Wasserpumpe, die später in ein anderes bestehendes Bohrloch verlegt wurde. Es wurde ein Programm für die Agrarindustrie entworfen, um weitere Tropfbewässerungssysteme zu installieren. Die effiziente Nutzung des verfügbaren Wassers für die Ernte kann die Lebensmittelversorgung der Gemeinde sicherstellen und Arbeitsplätze für die Menschen vor Ort schaffen.

Das System hat sich bewährt und zu einer Überproduktion bestimmter Kulturen (z. B. Tomaten) in bestimmten Jahreszeiten geführt. Bisher wird ein Teil der Ernte auf die nächstgelegenen städtischen Märkte gebracht, um dort verkauft zu werden. Da es jedoch keine geeignete Geschäftslösung für die Nutzung der Überproduktion gibt, wird ein Teil der Ernte derzeit verschwendet.
Wie könnten wir in einem Kontext, in dem der Zugang zu Lebensmitteln schwierig ist, diesen Überschuss in das Programm für die Agrarwirtschaft integrieren? Die Strategie sollte die bereits installierten erneuerbaren Energiesysteme nutzen.

Was ist die Waste Challenge?

Energie-Wasser-Nahrungsmittel-Systeme sind phantastische Ansätze zur Bewältigung der Herausforderungen im Bereich der Ernährungssicherheit, insbesondere in Regionen, die durch mangelnden Zugang zu Wasser, unzuverlässige Energieversorgung und schlechte Infrastrukturen gekennzeichnet sind.
Kann dieser Ansatz die Nachhaltigkeit des Projekts gewährleisten? Können wir den Zugang zu nahrhaften Lebensmitteln für die Gemeinschaft sichern, einige feste Arbeitsplätze schaffen und die Verschwendung natürlicher Ressourcen vermeiden?
Die Strategie besteht darin, auf den bereits installierten erneuerbaren Energiesystemen aufzubauen, mit einem EWF-Nexus-Ansatz. Einige Herausforderungen, die in Strategien umgewandelt werden könnten, sind zum Beispiel:

• Nutzung der mit Solarenergie betriebenen Küche
• Nutzung der Wasserversorgung zum Trocknen von Lebensmitteln, zum Einmachen, Fermentieren/Pickeln, Konservieren in Salz und Zucker, Kochen usw.
• Der Aufbau eines Verteilungssystems, das nicht auf fossile Brennstoffe für den Transport angewiesen ist und/oder sich auf die lokalen Märkte konzentriert
• Entwicklung von Produkten aus saisonalen Kulturen, um ein stabiles Einkommen für die Menschen in der Gemeinde zu schaffen
• Nutzung organischer Abfälle, die in der gesamten Lieferkette anfallen, zur Erzeugung erneuerbarer Energie in Biodigestoren
• Schaffung einer Kreislaufwirtschaft durch Nutzung von organischem Dünger aus der Landwirtschaft
• Kontrolle und Überwachung des Überschusses, um die Verschwendung von Ressourcen zu vermeiden?
• Da eines der Ziele des TUMA-Teams darin besteht, das System skalierbar zu machen, könnten sich weitere lokale Landwirte dem Projekt anschließen?

Gewünschter Outcome

Ein klimafreundlicher Plan für die Agrarwirtschaft, der der Gemeinde St. Rupert Mayer helfen könnte, die Herausforderungen von Ernährungsunsicherheit, Lebensmittelverschwendung und Arbeitslosigkeit durch klimaresistente Praktiken zu bewältigen.

Gewünschter Impact

Die Verknüpfung des Plans für ein klimafreundliches Agribusiness mit dem WEF-Nexus beinhaltet den Einsatz von Technologien, die die Umwelt nicht schädigen. Darüber hinaus werden die Gemeinschaft und die lokalen Landwirte für andere Wege der Lebensmittelproduktion und -verarbeitung sensibilisiert. Dies könnte einen Dominoeffekt auslösen, der zum Aufbau von Kapazitäten und zur Skalierung des Systems bei den lokalen Landwirten führen würde.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema

Die Ausarbeitung des Plans für das Agrobusiness erfordert Zeit, Mühe und Ressourcen. Es erfordert auch, nach Simbabwe zu reisen und St. Rupert Mayer nach einer langen Reise zu erreichen, die sich aufgrund der schlechten Infrastruktur und der schwachen öffentlichen Verkehrsverbindungen wie eine Odyssee anfühlt.

Wir müssen direkt mit der Gemeinde zusammenarbeiten und herausfinden, wo ihre Stärken liegen, damit wir sie ausbauen können. Dazu ist es notwendig, bestimmte Soft Skills (wie gute Kommunikation, Einfühlungsvermögen, Sensibilität) zu besitzen bzw. zu entwickeln, denn wir wissen, dass die Menschen dort das meiste Wissen haben und dass wir die Technologie an ihre Realität anpassen müssen. Die Berücksichtigung der Interessen der Gemeinschaft sollte nie unterschätzt werden, insbesondere wenn man einen partizipativen Ansatz verfolgt.

Relevante Links

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https://tu-empower-africa.org/zimbabwe-2/

Einführung

Die letzten zwei Jahre haben die Universitäten in aller Welt erschüttert: Präsenzvorlesungen sind nicht mehr möglich, Online-Vorlesungen werden zur täglichen Routine. Während sich viele Studierende nach einer Rückkehr zur Präsenzlehre sehnen, können die Erfahrungen und das Know-how, das in den letzten Semestern über die Online-Lehre gesammelt wurde, nicht ignoriert werden. Der größte Unterschied zwischen Präsenz- und Online-Vorlesungen ist der Transport, der einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch der Vorlesungen hat. Durch eine Optimierung der Vorlesungspläne und eine Mischung aus Online- und Präsenzvorlesungen könnten die Universitäten ihren Energiebedarf verringern. Wir haben bereits ein einfaches Berechnungsinstrument entwickelt, unseren elecCalc, mit dem Dozenten und Studenten den Energieverbrauch einzelner Vorlesungen berechnen können. Auf der Grundlage dieses Toolkits wollen wir diese Idee weiter ausbauen und ein Tool entwickeln, das einfach und bequem zu bedienen, aber auch anspruchsvoll im Detail ist. Letztendlich könnte dieser Rechner dann routinemäßig in die Planung und den Ablauf von Lehrveranstaltungen integriert werden.

Was ist die Waste Challenge?

Indem wir die Teilnehmer auffordern, unseren elecCalc zu erweitern und ein Tool zu erstellen, mit dem energieeffiziente Zeitpläne geplant werden können, fordern wir sie auf, die Auswirkungen der täglichen Aktivitäten auf unseren Energieverbrauch zu verstehen und anderen dabei zu helfen, sie zu verstehen. Durch unsere Herausforderung können alle Beteiligten die Auswirkungen des Verkehrs auf den Energieverbrauch von Vorlesungen verstehen und die Chancen der Digitalisierung erkennen. Auf der Grundlage dieses Verständnisses und dieser Erkenntnis können sowohl die Teilnehmer der Herausforderung als auch die künftigen Nutzer des erweiterten elecCalc ihr tägliches Leben effizient gestalten, um Energieverschwendung, beispielsweise durch unnötiges Pendeln, zu vermeiden.

Schlüsselfragen:

• Wie können die Stundenpläne der Studierenden mit Hilfe des bekannten Energieverbrauchs der einzelnen
• Vorlesungen?
• Kann der Energieverbrauch von Vorlesungen minimiert werden, indem hybride Vorlesungen erstellt werden, bei denen die Aufteilung auf der
• Reiseentfernung basiert?
• Was sind die wichtigsten Infrastrukturkomponenten, durch die die Universitäten selbst erheblich Energie sparen können?
• Energie sparen können?
• Welche Mindestmenge an Informationen benötigt ein solcher Rechner, um sinnvolle Ergebnisse zu liefern?
• Wie kann man ein Tool erstellen, das für verschiedene Universitäten geeignet ist?

Gewünschter Outcome

Das angestrebte Ergebnis dieser Herausforderung ist eine verbesserte (Neu-)Implementierung unseres elecCalc-Toolkits, um es funktionsreicher und benutzerfreundlicher zu machen. Es soll sowohl Studierenden als auch Dozenten ein Toolkit zur Verfügung stellen, mit dem sie den Energieverbrauch von Vorlesungen analysieren können und so die Möglichkeit haben, einzelne Vorlesungen sowie Wochenpläne unter dem Aspekt der Energieeffizienz zu optimieren.

Gewünschter Impact

Sowohl Dozierende als auch Studierende haben uns immer wieder gesagt, dass sie sehr daran interessiert wären, den Energieverbrauch von Vorlesungen zu kennen, aber es gibt kein Werkzeug, mit dem man leicht an diese Informationen herankommt. Mit unserem elecCalc wollen wir dies ändern. Auch wenn es ein ziemlich ehrgeiziges Ziel ist, das Verhalten der Menschen in Richtung Energiesparen zu verändern, ist die Sensibilisierung für die Problematik ein wichtiger erster Schritt in diesem Bestreben. Indem wir ein einfach zu benutzendes, aber leistungsfähiges Toolkit anbieten, wollen wir diesen ersten Schritt mit dem Ziel gehen, die Art und Weise, wie Universitätsvorlesungen geplant und abgehalten werden, in Richtung eines weniger energieintensiven Szenarios zu verändern.

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema

• Der Energieverbrauch einer Vorlesung ist sehr komplex und wird von mehreren Aspekten beeinflusst. Es ist wichtig, einen Mittelweg zu finden zwischen einem Modell, das so einfach ist, dass die relevanten Daten leicht erfasst werden können, und einem Modell, das so komplex ist, dass keine wichtigen Details übersehen werden. Sie werden Annahmen treffen müssen, aber achten Sie darauf, das Modell nicht zu sehr zu vereinfachen.
• Die Entwicklung eines Calculator-Toolkits erfordert Arbeit an vielen Fronten: Der eigentliche Calculator muss mit dem passenden Modell programmiert werden, wobei so viele Randfälle wie möglich berücksichtigt werden müssen. Es muss eine angenehme und komfortable Schnittstelle geschaffen werden, so dass die Benutzung des Rechners intuitiv ist. Die Dokumentation muss geschrieben werden. Die Liste geht weiter. Folglich müssen die Ressourcen entsprechend aufgeteilt werden und Sie werden Kompromisse eingehen müssen, um alle Aufgaben abzudecken.
• Was an der einen Universität funktioniert, muss an einer anderen Universität nicht unbedingt der Fall sein. Stellen Sie sicher, dass der Rechner nicht nur für eine bestimmte Universität entwickelt wurde.
• Der aktuelle ElecCalc wird unter einer GPLv2-Lizenz veröffentlicht, was bedeutet, dass jeder dazu beitragen kann. Das bedeutet aber auch, dass, wenn Sie es als Basis verwenden wollen, es nicht zu einem proprietären Taschenrechner führen darf. Denken Sie auch an Modularität und Erweiterbarkeit, damit es in Zukunft leicht möglich ist, weitere Funktionen hinzuzufügen.
• Die Teilnehmenden müssen damit einverstanden sein, dass das Ergebnis der Herausforderung weiter verbreitet wird, zum Beispiel durch andere Hackthons. Außerdem müssen die Teilnehmer damit einverstanden sein, dass das Ergebnis anderen TUM-Organisationen zugänglich gemacht wird, so dass das Endprodukt im besten Fall von einer TUM-Organisation übernommen werden kann und von einer TUM-Organisation übernommen und kontinuierlich zugunsten der gesamten TUM-Gemeinschaft und anderer Universitäten genutzt wird.

Relevante Links

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Current publicly available version of the elecCalc toolkit

GitHub repository

Scientific & technical implementation: Alexander Holas (alexander.holas@tum.de)

Data collection & communication: Catherine Yngaunis Koch (catherine.koch@tum.de)

Einführung

Elektroschrott ist der am schnellsten wachsende Abfallstrom der Welt. Um das Wachstum des Abfallstroms zu verlangsamen und seine Verwendung in der Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen, können wir durch unseren Konsum einen positiven Einfluss ausüben.
Dies ist möglich, indem wir die Nutzung und Lebensdauer von IT-Produkten verlängern. Warum also nicht die Verwendung von wiederaufbereiteten Produkten zu einem Statussymbol machen?

Laut dem Circularity Gap Report 2021 stehen 70 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen in direktem Zusammenhang mit der Gewinnung, dem Transport, der Verarbeitung und der Verwendung von Materialien.

Was ist die Waste-Challenge?

Wie können ReUsed IT Produkte wie Smartphones, Tablets oder Laptops als Statussymbol / Statusprodukt sichtbar werden?

• Wie kann ReUsed IT zu einem Statussymbol werden?
• Gibt es bereits Trends, die für einen Bewusstseinswandel genutzt werden können?
• Könnte es Labels oder Siegel geben, die den Wandel unterstützen?

Gewünschter Outcome

Bisher hat sich die Meinung durchgesetzt, dass das Neueste und Aktuellste immer den Status betont. Welche Hebel kann man ansetzen, um in unserer Gesellschaft eine Veränderung in eine andere Richtung beim Konsum von IT-Produkten zu erreichen?

Gewünschter Impact

Die Minimierung des am schnellsten wachsenden Abfallstroms ist eine große Chance für die Ressourcenschonung und den Klimaschutz. Wir alle haben es im wahrsten Sinne des Wortes "jeden Tag in der Hand", diesen Wandel zu vollziehen.
Sobald deutlich wird, dass man sich bewusst für eine ressourcenschonende Alternative entschieden hat und dies nach außen hin sichtbar macht, setzt man ein öffentliches Zeichen für den Klimaschutz.

Relevante Überlegungen für die Challenge/das Thema:

Schon heute gibt es einige Beispiele, die zeigen, dass Trends unser Konsumverhalten positiv beeinflussen können. Es muss nicht immer ein neuer Trend etabliert werden. Vielleicht können Dinge angepasst oder miteinander kombiniert werden.

Wichtige Links

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https://theclimatechoice.com/de/kreislaufwirtschaft-best-practice-it-remarketing/

Digital Business Card

LinkedIn Kontakt

Einführung

Im Jahr 2020 startete TUM Hyperloop ein Forschungsprogramm innerhalb der TUM, um eine 24 Meter lange Teststrecke und einen Prototyp in Originalgröße zu bauen, was den ersten Schritt des Teams zur Realisierung von Hyperloop in großem Maßstab darstellt. Auf dem Weg zur Verwirklichung von Hyperloop hängt der Erfolg des Projekts nicht nur von der technologischen Umsetzung ab, sondern auch davon, dass die Beteiligten den Wert und die positiven Auswirkungen des Verkehrsträgers auf die gesellschaftliche, regionale und wirtschaftliche Entwicklung erkennen.

Was ist die Waste Challenge?

Die ständig steigende Nachfrage nach Mobilität erfordert von den Regierungen in ganz Europa kontinuierliche Investitionen in die Infrastruktur, die Verbindung von Regionen und die Verbesserung des Zugangs zu Verkehrsmitteln. Mit dem Hyperloop, der eine extrem hohe Geschwindigkeit am Boden ermöglicht (ca. 850 km/h), können lange Strecken in Minuten statt in Stunden zurückgelegt werden, was die gesamte Reisezeit revolutioniert (z. B. München nach Frankfurt in 30 Minuten statt in 3 Stunden). Um Regierungen, Investoren und die Öffentlichkeit von den Vorteilen des Systems zu überzeugen, sucht TUM Hyperloop nach einem skalierbaren Ansatz und ersten Ergebnissen, die die wirtschaftlichen und sozialen Vorteile der Einführung von Hyperloop-Strecken vermitteln und quantifizieren. Einige Schlüsselfragen, die das Team zu beantworten versucht:

• Welche makroökonomischen Dimensionen müssten auf der Grundlage einer gewählten Strecke (z. B. MUC - FRA, MUC - BER) analysiert werden?
• Wie können die gesellschaftlichen, regionalen und wirtschaftlichen Auswirkungen quantifiziert werden und welche sind die wichtigsten?
• Welche Trends könnten sich aus dieser radikalen Verkürzung der Reisezeit ergeben, z. B. Verkehrsmittelwechsel im Personen-/Frachtverkehr, Verringerung der Umweltverschmutzung usw.?
• Wie können diese Ergebnisse den Beteiligten erfolgreich vermittelt werden?

Gewünschter Outcome

Durch die Entwicklung eines Instruments zur Vorhersage der wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen in Regionen, die durch einen Hyperloop verbunden sind, können die Entscheidungen für Investitionen und die Einführung eines Hyperloop auf einer bestimmten Strecke davon abhängig gemacht werden, wo die größten Vorteile für alle Beteiligten entstehen würden.

Gewünschter Impact

Regierungen und Investoren sind in der Lage, neue Verkehrsinfrastrukturen in einer Weise bereitzustellen, die über die bloße Bewegung zwischen Orten hinausgeht. Sie schafft wirtschaftliche und gesellschaftliche Auswirkungen, die messbar sind. Wenn diese Vorteile aufgezeigt werden können, ist die Kommunikation mit Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit ergebnisorientiert und erhöht die Chancen auf eine erfolgreiche Umsetzung von Hyperloop.

Relevante Hinweise für die Challenge/ das Thema

In Anbetracht der Komplexität der Aufgabe sollten vernünftige Vereinfachungsannahmen getroffen werden

Relevante Links

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https://tumhyperloop.de

Einführung

Die für den Verkehr verbrauchte Energie macht einen erheblichen Prozentsatz des Energieverbrauchs eines jeden Menschen aus. Im Vereinigten Königreich beispielsweise werden schätzungsweise 32 % des Energieverbrauchs einer Person für den Verkehr aufgewendet Nachhaltige Energie - ohne heiße Luft - Aktueller Verbrauch.

Die Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen ist bereits weit fortgeschritten, aber bei der Elektrifizierung des Flugverkehrs gibt es noch viel zu tun. Die für Flugzeuge erforderliche Energiedichte stammt oft aus Verbrennungsquellen, die weder nachhaltig noch umweltfreundlich sind. Die Elektrifizierung von Flugzeugen bietet die Möglichkeit, die Antriebsenergie aus sauberen und erneuerbaren grünen Energiequellen zu gewinnen. Um erfolgreich zu sein, müssen Sie klare, quantitative und datengestützte Schlussfolgerungen ziehen, die durch strenge mathematische Modelle und Simulationen im Zeitbereich untermauert werden.

Was ist die Waste-Challenge?

Sie werden eine bestehende MATLAB®-, Simulink®- und Simscape™-Darstellung eines vollelektrischen Flugzeugs als Grundlage für dieses Projekt verwenden. Sie werden dies erweitern, indem Sie Modelle einer Vielzahl von elektrischen Energiespeichern und Geräten für Flugzeuge erstellen, die eine gründliche Bewertung des Energieverbrauchs ermöglichen. Verwenden Sie die Modelle, um fundierte, datengestützte Vergleiche anzustellen und Empfehlungen für die vielversprechendsten elektrischen Konfigurationen und Technologien zu geben.

Empfohlene Schritte:

1.     Machen Sie sich mit den bestehenden elektrischen Flugzeugmodellen vertraut (Links unten) und verwenden Sie diese als Grundlage für Ihr Projekt.
2.     Projektvarianten: Wählen Sie eine der folgenden Projektideen:
   •  
   • Bauen oder integrieren Sie ein Modell eines Energiespeichersystems. Berücksichtigen Sie Gewicht, Größe und Effizienz eines der folgenden Systeme:
     • Wasserstoff
     • Brennstoffzelle
     • Batterie
     • Andere neuartige Quellen?
   • Verwenden Sie das Modell, um die Vorteile verschiedener Verteilungssysteme zu vergleichen:
     • AC
     • DC
     • Gemischt AC/DC
   • Erstellen oder integrieren Sie ein detaillierteres und repräsentatives Modell einer dieser Lasten:
     •   Antrieb
     • Sensoren und elektrische Aktuatoren
     • HLK
     • Kombüse/Hotel
     • Infotainment
     • Andere Bereiche?
3. Berechnung der erwarteten Effizienz und des Energiebedarfs für eine Reihe typischer Flüge
4. Schreiben Sie datengestützte Empfehlungen zur Beeinflussung der einzelnen Bereiche:
   • Einzelpersonen - sollten die von Ihnen untersuchten Technologien die Kaufentscheidungen von Fluggästen beeinflussen?
   • Industrie - sollte die von Ihnen untersuchte Technologie weiter entwickelt werden und warum?
   • Regierung - Gestaltung der Regierungspolitik, um Investitionen zu lenken und den Nutzen zu vervielfachen

Fortgeschrittene Projektarbeit:

• Wählen Sie zusätzliche Punkte aus den obigen Projektvarianten.
• Parametrisieren Sie das Flugzeug für mehrere Konfigurationen: eine Vielzahl von Passagierkapazitäten und mehrere geografische Standorte.
• Bauen Sie zu Vergleichszwecken ein Modell mit konventionellem
  • Antrieb, oder
  • Betätigung

Gewünschter Outcome

Zeigen Sie die Machbarkeit eines Flugzeug-Energiesystems, das zu niedrigeren Emissionsraten führt, z. B. durch optimierte Energiebereitstellung, Energieverteilung oder Energieumwandlung. Diese Demo wird auf GitHub für die Gemeinschaft offen zugänglich sein, um eine weitere Bewertung zur Erweiterung des Wissens zu fördern.

Gewünschter Impact

Beitrag zum weltweiten Übergang zu emissionsfreien Energiequellen durch Elektrifizierung des Flugverkehrs.

Hintergrund: Im Jahr 2018 war der Luftverkehr schätzungsweise für 2,5 % der anthropogenen CO2-Emissionen verantwortlich, wobei Prognosen Werte von bis zu 5 % im Jahr 2050 voraussagen. Andere Emissionen aus dem Luftverkehr (z. B. Wasserdampf, Stickoxidemissionen usw.), die zum Klimawandel beitragen, haben einen noch größeren Einfluss auf den Klimawandel als die Emissionen aus dem Luftverkehr (aus dem Weißbuch ZERO EMISSION AVIATION 2020, S. 11).

Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema:

Dieses Projekt soll mit den Werkzeugen von MathWorks entwickelt und für die Gemeinschaft offen zugänglich gemacht werden. Dies wird in Form von Demos, Simulationen und Modellen geschehen.

Relevante Links

Die Challenge ist auf Github (Electrification of Aircraft) als Teil des MathWorks' Excellence in Innovation Program zu finden.

Hintergrundmaterial:

• Electric Aircraft Model in Simscape
• More-Electric-Aircraft-in-Simscape
• MathWorks News & Notes – Power Electronics for a More Electric Aircraft
• Electrical Component Analysis for Hybrid and Electric Aircraft
• Simscape Electrical Examples
• PPP herunterladen