EuroTeQ Collider im Wintersemester 22/23
Im Herbst 2022 ist der EuroTeQ Collider in die zweite Runde gegangen
Der zweite EuroTeQ Collider an der TUM geht zu Ende. Während der Projektwochen haben die Studierenden an insgesamt 12 spannenden Challenges zum Thema "Leave no waste behind" gearbeitet und großartige Projekte entwickelt! Wie beim ersten Collider, waren wir auch dieses Mal mit unseren Teams für ein intensives Arbeitswochenende in Raitenhaslach. Hier konnten die Studierenden ihre Projekte finalisieren und Pitches üben.
Wir möchten uns an dieser Stelle auch noch einmal bei allen Challenge-Partnern und Mentor*innen für das großartige Engagement, die Motivation und Unterstützung für unsere Teams bedanken! Ohne Challengegeber wäre der EuroTeQ Collider so nicht möglich.
Am 18.11.2022 fanden die finalen Präsentationen statt. Auf TUM Ebene konnten sich folgende Teams in den drei Kategorien CITIES, ENERGY und CONSUMPTION durchsetzen und qualifizierten sich damit für den EuroTeQaThon:
Challenge Collaborator
Dr. Thilo Becker, ENVELON
Was ist die Challenge
Der ursprüngliche Name für unseren Wettbewerb war "Nachhaltige autarke Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien" und wurde von der Firma Envelon und unserem späteren Mentor Dr. Thilo Becker vorgeschlagen. Das Unternehmen ist ein branchenführender Entwickler und Hersteller von vertikalen Photovoltaik-Paneelen, die in Fassaden eingesetzt werden können. Es war von Anfang an klar, dass wir die Envelon-panels in unserem Konzept verwenden, aber auch andere erneuerbare Energiequellen einbeziehen würden. Der Grundgedanke unserer Lösung besteht darin, eine autarke Gemeinschaft zu entwickeln, die ihre eigene Energie produzieren, speichern und steuern kann. Durch die Entwicklung einer solchen Gemeinschaft wollen wir Lösungen für verschiedene Probleme finden, die durch den Klimawandel verursacht werden. Dabei wollten wir ein Konzept entwickeln, das sich auf die sozialen, wirtschaftlichen und technologischen Aspekte der nachhaltigen Entwicklung auswirken würde. Wir haben sorgfältig analysiert, welches die größten Herausforderungen sind, die Gemeinschaften durch die unerwünschten Auswirkungen des Klimawandels betreffen. Hier sind wir zu dem Schluss gekommen, dass Gemeinschaften in hohem Maße von geringer Energiesicherheit und wirtschaftlicher Instabilität betroffen sind (UN Development Goals, 2015). Die beiden wesentlichen Elemente unserer Lösung sind die Sicherung der Energieerzeugung und die Schaffung eines wirtschaftlichen Resultates für die Gemeinden durch den Handel mit der erzeugten Energie. Wie Untersuchungen zeigen, besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Versorgung von Gemeinschaften mit sicherer und stabiler erneuerbarer Energie und der Entwicklung dieser Gemeinschaften. Indem wir die Erzeugung erneuerbarer Energie auf kommunaler Basis konzipieren, wollen wir die wirtschaftliche Entwicklung des Olympischen Dorfes fördern und gleichzeitig den Anteil der erneuerbaren Energieerzeugung am Energienetz erhöhen.
Unser Konzept umfasst die Hauptbereiche Erzeugung, Speicherung und Steuerung erneuerbarer Energie. Die Erzeugung von erneuerbarer Energie ermöglicht eine Verbesserung der dezentralen Energieerzeugungsmethoden, die als wesentliches Element einer nachhaltigen Entwicklung angesehen wird. Batteriespeicher und Power-to-Heat-Speichersysteme ermöglichen die Weiterverwendung der erzeugten Energie, da erneuerbare Energie nicht die stabilste Art der Energiegewinnung ist. Mit der erzeugten Energie können die Bewohner des olympischen Dorfes auch ihre E-Bikes und E-Autos aufladen, wodurch unser Konzept um den Aspekt der intelligenten Ladefahrzeuge erweitert wird. Schließlich wollen wir durch den Handel mit der überschüssigen Energie die wirtschaftliche Entwicklung der im Olympischen Dorf lebenden Studenten fördern. Um zu messen, wie viel Energie durch den Einsatz von Fassaden- und Dach-PV auf dem Olympischen Dorf gewonnen werden kann, haben wir Google Earth, GeoPortal Bayern und das Photovoltaische Geografische Informationssystem (PVGIS) der Europäischen Kommission verwendet.
Challenge Collaborator und Mentor
Abdelgafar Ismail, Infineon
Was ist die Waste Challenge?
Insentify stellt die Lösung für ein alternatives intelligentes Abfallmanagement vor. In Zusammenarbeit mit Infineon Technologies schlägt das Team den Einsatz von Halbleitersensoren vor, um die Müllabfuhrrouten in Städten zu optimieren. Die Lösung besteht aus vier Hauptelementen: einem Sensormodul, einer Webplattform, einer Routenoptimierung und einer Bürger-App. Das Projekt zielt auf die derzeitige ineffiziente Abfallsammlung in Städten ab, bei der die Mülltonnen in der Regel unabhängig vom Füllstand der Behälter nach einem vorgegebenen Zeitplan abgeholt werden, was zu langen Fahrstrecken und Haltezeiten der Lastwagen, hohem Kraftstoffverbrauch, hohen Betriebskosten und CO2-Emissionen führt.
Das Sensormodul besteht aus einem Infrarot-, einem Feuchtigkeits-, einem Multigas- und einem Temperatursensor, die den Füllstand der Mülltonnen und andere für die Abfallsammlung wichtige Qualitätsparameter messen. Die Webplattform liefert den Behälterstatus in Echtzeit und einen intelligenten Abfallanalysebericht mit dem prozentualen Anteil der verschiedenen Abfallarten, der an verschiedenen Tagen gesammelten Müllmenge sowie den erwarteten künftigen Trends bei der Abfallerzeugung und -sammlung. Diese Daten ermöglichen dann die Routenplanung und -optimierung. Das System erkennt Behälter mit einem Füllstand von 80 % und färbt sie auf der Karte rot. Das Routenplanungssystem berücksichtigt nur diese Stellen und erstellt eine neue, optimierte Route, die an allen vollen Behältern vorbeiführt. Schließlich soll die Bürger-App, die als Kommunikationsinstrument zwischen Abfallwirtschaftsunternehmen und Bürgern dient, Informationen über Fahrplanänderungen, Standorte von öffentlichen Behältern in der Nähe und Sortieranweisungen liefern.
Diese Lösung ist innovativ, robust, leicht umsetzbar, skalierbar und systemisch. Sie nutzt den nachhaltigen Einsatz von Rohstoffen, Energie und Ressourcen. Das Sensormodul kann an jedes von den Städten angebotene Behältersystem angepasst werden, und es können verschiedene Arten von Sensoren zur Verfügung gestellt werden, um den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht zu werden, so dass für die Umsetzung des Projekts nur geringe Investitionskosten und Materialien erforderlich sind. Die Umsetzung dieser Lösung unterstützt die Entwicklung intelligenter Städte mit einem nachhaltigen Abfallsammel- und -transportmanagement, das den Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen, den Kraftstoffverbrauch, die allgemeinen Kosten und die Treibhausgasemissionen senkt.
Das Projekt ist ein multidisziplinäres Konzept, das die Unterstützung von Interessengruppen auf verschiedenen Ebenen erfordert, z. B. Programmierung, Halbleitersensoren, Server- oder Cloud-Speicher, maschinelles Lernen und Zusammenbau des Produkts. Der nächste Schritt des Projekts ist die Zusammenarbeit mit privaten Müllabfuhrunternehmen und der Start eines Pilotprojekts in kleineren Städten. Sobald das Pilotprojekt erfolgreich ist, wird Insentify das intelligente Abfallsammelsystem in anderen Städten und Ländern einführen.
Challenge Collaborator und Mentor
Christoph Dietrich und Martin Weiß, STABL Energy
Was ist die Waste Challenge?
Die "drei R's" der Abfallwirtschaft (Reduktion, Wiederverwendung und Recycling) sind in der heutigen Zeit von entscheidender Bedeutung, um die natürlichen Ressourcen und die Umwelt zu schonen, d.h. die Abfallmenge zu reduzieren und die Abfallerzeugung zu vermeiden. Unsere Challenge, die von STABL Energy unterstützt wurde, betrifft in erster Linie die Wiederverwendung von Elektrofahrzeugbatterien, um die Lücke zwischen der Nachfrage und dem Angebot der Nutzer von Zweitbatterien und der Hersteller von Elektrofahrzeugen zu schließen.
REBATT ist eine nachhaltige Initiative, die eine zusätzliche Nutzung für Altbatterien finden möchte, indem sie einen virtuellen Markt nutzt. Hier sollen Personen, die keine Verwendung für ihre Batterien haben und Herstellerfirmen, die ihre Fahrzeugbatterien recyceln möchten, zusammengebracht werden. Unser Ziel war es, eine innovative Verwendung für Elektroauto-Altbatterien zu finden.
Schätzungen zufolge werden bis 2030 über 2 Millionen Tonnen Elektroauto-Batterien ihr Lebensende erreichen. Nach Ablauf der ersten Nutzungsdauer von Elektroauto-Batterien haben die Hersteller dieser Batterien die Möglichkeit, sie zu recyceln, zu entsorgen oder zu verwenden. Letzteres, so legen es aktuelle Studien nahe, reduziert den Einsatz neuer natürlicher Ressourcen bei der Herstellung und damit auch die Menge des anfallenden Batterieabfalls.
Als virtuelle Plattform wollen wir Qualitätskontrollen anbieten, die vor allem die Überwachung der Batteriezellen, das Laden der Akkus und die Gewährleistung der Sicherheit der Batterien umfassen. Darüber hinaus werden Logistikunternehmen mit Fachwissen und Erfahrung beauftragt, Altbatterien zu sammeln oder zwischenzulagern, bevor sie an die Kunden zur Weiterverwendung versandt werden. Darüber hinaus werden vollständig gebrauchte Second-Life-EV-Batterien von den Second-Life-Nutzern abgeholt und dann zum Hersteller zurücktransportiert.
Wir möchten auch hinzufügen, dass die aktuellen Richtlinien umstrukturiert werden müssen, indem die Nutzung von Second-Life-Batterien in den nachhaltigen Lebenszyklus einer EV-Batterie aufgenommen wird. Unsere Nachforschungen haben ergeben, dass eine effiziente Umsetzung des Projekts die Kohlenstoffemissionen von Batteriespeichern um 70% reduzieren wird. Somit können wir diese Aussage von STABL Energy unterstützen.
EuroTeQaThon: 23. - 25. November, 2022
Der EuroTeQaThon ist der Höhepunkt des EuroTeQ Colliders, an dem die Gewinnerteams aller sechs Partneruniversitäten zusammentreffen. Der zweite EuroTeQaThon fand an der TUM statt, sodass die fünf Partneruniversitäten von Paris, Eindhoven, Tallinn, Prag and Kopenhagenvon mit ihren Gewinnerteams in den drei Kategorien CITIES, CONSUMPTION, ENERGY nach München kamen. Das gemeinsame Event sollte den Austausch zwischen Studierenden verschiedener Universitäten fördern; die Möglichkeit geben, Konzepte weiterzuentwickeln und sich in einem internationalen Kontext zu messen.
Das große Finale des EuroTeQaThons fand am 25. November statt und wurde live übertragen. Hier finden Sie eine Aufzeichnung aller Präsentationen, die Abschlusszeremonie und die Bekanntgabe der Gesamtsieger.
Das waren die Challenges im WS 2022/23
Aus diesen Challenges der Kategorien Cities, Energy und Consumption und ihren Mentor*innen konnten die Studierenden/Auszubildenden wählen.
Lebe mit Menschen mit denen du vibest
Einführung
Die Städte von morgen werden aus weniger individuellem Eigentum bestehen und viele gemeinsame Güter, einschließlich Lebenszeit, anbieten müssen.
Problemdefinition
Die Zukunft des Wohnens ist bereits da - mit Mitbewohnern leben, sich mit anderen Menschen in Wohngemeinschaften in Ihrem Haus und Ihrer Stadt verbinden, es ist so vieles möglich! Aber es ist so schwer, die richtigen Leute zum Zusammenleben zu finden.
Was ist die Waste Challenge?
Eine der wichtigsten Komponenten für die Einsparung von Ressourcen ist der gemeinsam genutzte Wohnraum, der schon jetzt weit weniger Ressourcen verbraucht als jede andere Art des Wohnens, aber es gibt noch viel zu verbessern. Alle anderen Konzepte funktionieren nicht, alle Kreativen und Architekten werden scheitern, wenn wir nicht ein soziales Netzwerk hinter den Städten und der gemeinsamen Wirtschaft von morgen schaffen.
- Wie kann das soziale Teilen von Wohnraum noch mehr Ressourcen sparen?
- Wie ist die Stimmung zwischen den Menschen und wie können wir ihnen helfen, sich zu finden?
- Denken Sie an eine Wohngemeinschaft - wie sparen sie gemeinsam Ressourcen ein?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Wir sind heyroom - ein Startup / eine digitale Plattform, die Menschen zusammenbringt, die bereit sind, ihren Wohnraum zu teilen. www.heyroom.app
Gewünschter Impact
Um einen Wandel herbeizuführen, müssen wir einen Weg finden, Menschen mit der gleichen Einstellung zusammenzubringen und Freude in das Leben jedes Einzelnen zu bringen, damit er seine seltenste Ressource nicht verschwendet: Lebenszeit. #nozweckwg
Empfohlene Skills
Das Modul ist offen für alle.
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Wir freuen uns darauf, während dieser Herausforderung in regelmäßigem Kontakt zu bleiben und einige spannende Diskussionen zu führen.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Abfallwirtschaft im Großraum Lagos, Nigeria
Einführung
Die Welt ist mit globalen Transformationstrends konfrontiert, wie z. B. Bevölkerungswachstum, wirtschaftliche Entwicklung, Klimawandel, Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelbedarf, die immer stärker unter Druck geraten, um die Anforderungen und Bedürfnisse der Menschen zu erfüllen.Nach Schätzungen der Vereinten Nationen wird die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050 auf etwa 10 Milliarden Menschen anwachsen (World Population Prospect, 2015), wodurch die globale Nachfrage steigt. Die Bevölkerungszahl wurde auf 200 Millionen geschätzt, und das Migrationsmuster in die Großstädte wirkt sich auf das städtische Leben aus, wodurch der tägliche Wettbewerb um Ressourcen zunimmt (Omololu & Lawal, 2013). Urbane Zentren wie Lagos sind häufig mit einer unzureichenden Infrastruktur, einem erhöhten Verkehrsaufkommen und einer zunehmenden Erzeugung von menschlichem und industriellem Abfall konfrontiert. Eine der Herausforderungen, mit denen jedes städtische Gebiet infolge der Urbanisierung und des Bevölkerungswachstums konfrontiert ist, ist die Abfallbewirtschaftung in städtischen Zentren, da die Bevölkerung das Potenzial hat, eine große Menge an festen Abfällen zu produzieren. Vor diesem Hintergrund wird in der Studie untersucht, wie Abfälle unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Bevölkerungswachstums wirksam bewirtschaftet werden können.
Problemdefinition
Die Herausforderungen der Abfallbewirtschaftung sind in Lagos zu einem enormen Problem geworden, da sie enorme Kapitalinvestitionen erfordern. Der Staat ist eine der sechs Megastädte der Welt mit über 20 Millionen Einwohnern. Der Staat und seine Bürger sind bei der Bewirtschaftung ihrer Abfälle ständig im Rückstand, weil es an Engagement für integrierte Abfallbewirtschaftungsstrategien wie Mülltrennung, Abfallreduzierung in der Bevölkerung und Recycling mangelt.
Was ist die Waste Challenge?
Einige der festgestellten Probleme sind unsachgemäße Sammelsysteme, das Fehlen geeigneter Ausrüstung für die Abfallsammlung, z. B. Fahrzeuge, die wahllose Ablagerung von Abfällen, die unzureichende Umsetzung der Regierungspolitik und die kommunale Abfallverwertung und -rückgewinnung. Darüber hinaus muss erforscht werden, wie aus diesen Abfällen nützliche Energieressourcen gewonnen werden können, was verschiedene Fragen aufwirft, z. B. ob die aus den Abfällen erzeugte Energie nachhaltig ist und welche Rolle die Beteiligten bei solchen Projekten spielen.
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Challengegeber: Bamgboye Taiwo Temitope (MSc Umwelttechnik)
Weitere Beteiligte sind die Abfallwirtschaftsbehörde des Staates Lagos und die Universität Ibadan, Nigeria, Abteilung für Soziologie.
Gewünschter Impact
Schaffung eines stärkeren Bewusstseins für die wachsende Bevölkerung der Metropole Lagos im Hinblick auf eine effiziente Abfallbewirtschaftung. Außerdem soll eine effiziente öffentlich-private Partnerschaft geschaffen werden, um das soziale Problem zu lösen.
Empfohlene Skills
Kritisches Denken, politische Analyse und Affinität zu Ländern des globalen Südens.
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Wir freuen uns darauf, während dieser Challenge in regelmäßigem Kontakt zu bleiben und einige spannende Diskussionen zu führen.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
Omololu, F.O., & Lawal, A.S. (2013). Population Growth and Waste Management in Metropolitan Lagos. The Nigerian Journal of Sociology and Anthropology, 11(2). https://doi.org/10.36108/njsa/3102/11(0260)
Systemgeneration für die intelligente Abfallsammlung
Einführung
Die beschleunigte Entwicklung von Städten und Ländern in den letzten Jahrzehnten geht mit einem erhöhten Ressourcenverbrauch einher. Während wir diese Ressourcen verbrauchen, vernachlässigen wir in der Regel die Tatsache, dass wir weit mehr verbrauchen, als unsere Erde auf Dauer liefern kann. Nach Angaben von PACE (Platform of Accelerating the Circular Economy) werden von 100 Milliarden Tonnen Rohstoffen jährlich nur 8,6 % unseres Verbrauchs wiederverwertet. Schlecht bewirtschaftete Abfälle, die Böden und Meere verunreinigen, gefährden nicht nur die Umwelt, sondern auch die menschliche Gesundheit. Jüngste Erkenntnisse zeigen, dass der Mensch im Durchschnitt bis zu 5 Gramm Mikroplastik pro Woche aufnimmt, was dem Gewicht einer durchschnittlichen Kreditkarte entspricht, die in jedem Geldbeutel zu finden ist.
Im Zuge der technologischen Entwicklungen des letzten Jahrhunderts waren Halbleiter 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, Virtualisierung und Mobilität.
Problemdefinition
Die Bewirtschaftung fester Abfälle, auch bekannt als Siedlungsabfälle, ist ein wesentlicher Bestandteil der Planung nachhaltiger und integrativer Städte für Gemeinschaften. Der Beitrag der Abfallwirtschaft zu den weltweiten Treibhausgasemissionen liegt bei etwa 5 Prozent, was auf eine unzureichende Abfallsammlung, unzureichende Abfallablagerung und/oder Verbrennungsstrategien zurückzuführen sein kann.Darüber hinaus kann die Abfallwirtschaft für viele Kommunalverwaltungen den größten Einzelposten im Haushalt darstellen. Kommunen in Ländern mit niedrigem Einkommen geben im Durchschnitt etwa 20 Prozent ihres Budgets für die Abfallbewirtschaftung aus - dennoch werden über 90 Prozent der Abfälle in Ländern mit niedrigem Einkommen nach wie vor offen deponiert oder verbrannt.Die Abfallsammlung ist ein grundlegend wichtiger Schritt in der gesamten Abfallbewirtschaftung.Sammelstrategien können je nach Geografie, Bevölkerung, Einkommensniveau und vielen anderen Faktoren variieren. Das Hauptziel einer Abfallsammlungsstrategie besteht darin, rechtzeitig und wirtschaftlich zu sammeln, um die anschließende Abfallsortierung und/oder -behandlung zu erleichtern und so die Wiederverwendung und das Recycling zu maximieren und eine Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen.
Was ist die Waste Challenge?
In dem Buch What a Waste 2.0, das von der Weltbankgruppe veröffentlicht wurde, wird das jährliche kommunale Abfallaufkommen auf 2,01 Milliarden Tonnen weltweit geschätzt und soll bis zum Jahr 2050 auf 3,40 Tonnen ansteigen.Um diese immense Menge an Abfall zu bewältigen, benötigen wir fortschrittliche Strategien für die Abfallsammlung.Wie können Produkte und Dienstleistungen von Infineon genutzt werden, um die Digitalisierung in der Abfallwirtschaft und insbesondere bei der Abfallsammlung zu unterstützen?
- Wie ist der Stand der Dinge bei der Sammlung von Siedlungsabfällen? (z.B. aktueller Stand + Marktforschung)
- Wie kann die kommunale Abfallsammlung mit Technologien, die Halbleiter verwenden, etabliert, ermöglicht und gestärkt werden? (z. B. Robotik, Sensoren, KI, IoT, Deep Learning, Quantencomputer, Big Data)
- Was sind die Stärken, Schwächen, Chancen und Bedrohungen des von Ihnen vorgeschlagenen Abfallsammelsystems und wie können die Risiken bewältigt werden?
- Was sind die ökologischen, sozialen, wirtschaftlichen und staatlichen Auswirkungen Ihrer Abfallsammlung?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Infineon Technologies AG ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiterlösungen, die das Leben einfacher, sicherer und umweltfreundlicher machen. Mikroelektronik von Infineon ist der Schlüssel zu einer besseren Zukunft. Mit rund 50.280 Mitarbeitern weltweit ist Infineon das Bindeglied zwischen der realen und der digitalen Welt. Im Geschäftsjahr 2021 erwirtschaftete Infineon einen Umsatz von mehr als 11 Milliarden Euro. Kommunen: Die Sammlung und Verwertung von Haushaltsabfällen auf kommunaler Ebene wird meist durch kommunale Verordnungen geregelt.
Gewünschter Impact
Das vorgeschlagene Ergebnis soll eine potenziell zusammenhängende Lösung darstellen, die verschiedene Aspekte abdeckt:-Gesundheit und WohlbefindenVerbesserung des allgemeinen Wohlbefindens und Schaffung sicherer Lebens- und Arbeitsbedingungen.
- Biodiversität: Bewahrung der Vielfalt des Lebens auf der Erde.
- Schutz des Klimas: Verringerung der Treibhausgasemissionen - Ernährung und Wasser - Verbesserung des Zugangs zu gesunden Lebensmitteln und sauberem Wasser.
- Energie und Mobilität: Sicherstellung des Zugangs zu Energie und der Möglichkeit, sich fortzubewegen.
- Widerstandsfähigkeit: Stärkung der Fähigkeit der Menschen, angesichts von Störungen zu überleben oder sogar zu gedeihen.
- Arbeitsplätze und Lebensgrundlagen: Bereitstellung einer sinnvollen Arbeit und Aufbau von Vermögenswerten in einer Gemeinschaft.
Die vorgeschlagene Lösung für diese Herausforderung soll auch mit den UN-Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) in Einklang stehen.
- ZIEL 3: GESUNDHEIT UND WOHLBEFINDEN: Die Gewährleistung eines gesunden Lebens und die Förderung des Wohlbefindens aller Menschen in jedem Alter sind für eine nachhaltige Entwicklung unerlässlich.
- ZIEL 6: SAUBERES WASSER UND SANITÄRE ABWASSERUNG: Sauberes, für alle zugängliches Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil der Welt, in der wir leben wollen.
- ZIEL 7: BEZAHLBARE UND SAUBERE ENERGIE: Sicherstellung des Zugangs zu bezahlbarer, zuverlässiger, nachhaltiger und moderner Energie für alle, um eine kontinuierliche Entwicklung zu erreichen.
- ZIEL 9: INDUSTRIE, INNOVATION UND INFRASTRUKTUR: Investitionen in die Infrastruktur sind entscheidend für die Verwirklichung einer nachhaltigen Entwicklung.
- 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, Verkehr und mehr.
- ZIEL 12: VERANTWORTUNGSVOLLER VERBRAUCH UND PRODUKTION: Sicherstellung nachhaltiger Verbrauchs- und Produktionsmuster
- ZIEL 13: KLIMAMASSNAHMEN: Maßnahmen gegen den Klimawandel und seine Auswirkungen ergreifen
- ZIEL 15: LEBEN AUF DEM LAND: Schutz, Wiederherstellung und Förderung der nachhaltigen Nutzung von Landökosystemen, nachhaltige Bewirtschaftung der Wälder, Bekämpfung der Wüstenbildung, Eindämmung und Umkehrung der Bodendegradation und Eindämmung des Verlusts der biologischen Vielfalt
- ZIEL 14: LEBEN UNTER WASSER: Die sorgfältige Bewirtschaftung dieser wichtigen globalen Ressource ist ein Schlüsselelement für eine nachhaltige Zukunft.
Empfohlene Skills
Ein interdisziplinärer Teamansatz wird gefördert. Es wird erwartet, dass Menschen mit unterschiedlichem akademischem Hintergrund zum gemeinsamen Ziel beitragen.
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Bei dieser Herausforderung beziehen sich die Technologien hauptsächlich auf Halbleiter-Embedded-Electronics wie Robotik, KI, IoT, Deep Learning, Quantencomputer, Big Data und Sensoren. Bei der Ausarbeitung von Lösungsvorschlägen sollte neben den technologischen und innovativen Aspekten auch die Bewertung der geschäftlichen Auswirkungen berücksichtigt werden.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
Applications of Infineon semiconductors
Infineon Sustainability Report
European Environment Agency –Digital Technologies on Waste Management
What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050
Standardisierung von erneuerbaren Energielösungen für Quartiere zur Beschleunigung der Wärmewende in Städten
Einführung
Die Stadt München hat sich das Ziel gesetzt, bis 2035 klimaneutral zu sein. Die Energiewende in den Städten, insbesondere die Umstellung der Deckung des Wärmebedarfs, ist einer der Schlüssel zur Erreichung dieses Ziels, zumal die Sicherheit der Energieversorgung und die Unabhängigkeit von Importen heute im Mittelpunkt stehen. Die Stadt entwickelt derzeit einen Plan für die Wärmewende. Ein Schlüsselelement dieses Plans ist der Ausbau und die Dekarbonisierung des Fernwärmenetzes. Dieses wird jedoch bei weitem nicht den gesamten Wärmebedarf der Stadt decken. Bis zur Hälfte des Wärmebedarfs der Stadt muss durch dezentrale Energieversorgung gedeckt werden, vor allem durch effiziente Wärmepumpensysteme oder Abwärmelösungen. An Standorten ohne Anschluss an das Fernwärmenetz sollten Hausbesitzer daher ihr Heizsystem auf z.B. Wärmepumpen umstellen. Die größte Wirkung wird jedoch in der Bereitstellung unabhängiger Energielösungen für Quartiere gesehen, z.B. durch so genannte Netze der 5. Generation, kleine Netze, die mit niedrigen Temperaturen betrieben werden und Wärme und Kälte für das Quartier bereitstellen. Diese Netze sind in der Regel sehr individuell gestaltet und erfordern einen hohen Planungsaufwand. Um die Klimaziele und die Ziele der Wärmewende zu erreichen, ist jedoch eine schnelle und erfolgreiche Umsetzung solcher Netze in der Stadt notwendig, daher sollte dieser Prozess beschleunigt und vereinfacht werden.
Problemdefinition
Um die Klimaziele der Stadt und die Wärmewende zu erreichen, ist eine schnelle Wärmewende notwendig. Deshalb muss die Umsetzung von klimafreundlichen Energielösungen für Stadtquartiere vorangetrieben werden. Dies könnte erreicht werden durch i) eine Vereinfachung und Standardisierung der Installationsverfahren von Netzen der 5. Generation und von Haussanierungen. Es gibt bereits einige Aktivitäten in diese Richtung, aber noch keine zufriedenstellenden Lösungen. In der Praxis erfordert die individuelle Gestaltung solcher Energieversorgungen für Quartiere eine lange Planungs- und Umsetzungszeit, was die Energiewende verlangsamt.
Was ist die Waste Challenge?
Die Herausforderung besteht darin, auf der Grundlage dieser Analyse ein Werkzeug oder einen Leitfaden für eine einfach umzusetzende Standardisierung solcher Lösungen für "Serienimplementierungen" zu entwickeln, der auch die Anforderungen der Städte berücksichtigt und ein Maximum an CO2-Einsparungen ermöglicht, um die Energiewende in den Städten voranzutreiben.
- Is it possible to simplify good practice renewable energy solutions for quarters for a fast implementation?
- Are low temperature grids also possible for the building stock?
- How much is the potential loss of CO2 savings for such ‘serial solutions’ and is this acceptable?
- Could a stepwise implementation without a strong negative aspect for the investors be a reasonable way?
- How can a standardized renewable energy solution for quarters be implemented in energy action planning tools?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Die Geothermiegruppe des Lehrstuhls für Hydrogeologie arbeitet auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien, insbesondere im Bereich der geothermischen Energieversorgung und der Suche nach bewährten Praktiken für die Implementierung von geothermischen Niedertemperaturnetzen. In diesem Bereich entwickeln wir Werkzeuge für Energieaktionspläne unter Einbeziehung des geothermischen Potenzials und beteiligen uns an verschiedenen kommunalen und regionalen Wärmewendeaktivitäten, wie z.B. der Münchner Wärmewendeplanung. Hier arbeiten wir u.a. eng mit dem Referat für Klima und Umwelt der Landeshauptstadt München, den Stadtwerken München, dem Bayerischen Landesamt für Umwelt, der Firma Enanio, mit Planern und anderen Akteuren auf verschiedenen Ebenen zusammen.
Gewünschter Impact
Im Ergebnis können Städte, hier die Landeshauptstadt München, und Planer, wie die Stadtwerke München, die Wärmewende in der Stadt beschleunigen. Die Nutzung des großen Potenzials effizienter Niedertemperaturnetze wird durch die Integration von Niedertemperaturnetzlösungen in Energieplanungsinstrumente erheblich gefördert. Relevante Akteure werden über die Existenz solcher Lösungen informiert und zur Einführung von Niedertemperaturnetzen beraten.
Empfohlene Skills
Generell sind Kenntnisse im Bereich der erneuerbaren Energien und des klimafreundlichen Bauens für diese Herausforderung von Vorteil.
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Es wäre gut, bestehende Lösungen für erneuerbare Energien für Quartiere und Niedertemperaturnetze zu bewerten und Gemeinsamkeiten und Unterschiede herauszufinden. Für diese Tätigkeit empfiehlt es sich, Informationen über Forschungsprojekte oder Beispiele von Verbänden wie dem Bundesverband Wärmepumpe, dem Bundesverband Geothermie usw. und Planern (Baugrund Süd, Geoenergie Konzept, ...) zu sammeln.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
www.energynet.de/2018/01/17/kalte-nahwaerme/
ee-ip.org/de/article/was-ist-kalte-nahwaerme-5862
www.durchblick-energiewende.de/wissen/energie/kalte-nahwaerme-waermenetze-der-zukunft
www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/n/nahwaerme-kalte.html
blog.paradigma.de/grundlagenwissen-waermenetz-teil-4-was-ist-ein-kaltes-waermenetz/
Nachhaltige autarke Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien (Energie/ Städte)
Einführug
Treibhausgase wie CO2 und Methan sind die Hauptursachen des Klimawandels. 73 % der weltweiten Treibhausgasemissionen stammen aus dem Energiesektor. Davon entfallen über 32 % auf den Verkehrs- und Gebäudesektor. Die Schaffung nachhaltigerer Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien bietet eine enorme Chance, die globalen Treibhausgasemissionen und damit das Phänomen der globalen Erwärmung zu bekämpfen.
Problemdefinition
Im Gegensatz zu Atom- oder Kohlekraftwerken ist die Energie, die durch erneuerbare Energien wie Windkraft oder Photovoltaik (Solar) erzeugt wird, nicht zeitlich konstant. Photovoltaikanlagen können zum Beispiel nur während der Tageslichtstunden Strom erzeugen. Dies kann nicht nur die Stabilität des Stromnetzes gefährden, sondern bedeutet auch, dass diese Technologien für erneuerbare Energien zusätzliche Infrastrukturen erfordern, um eine zuverlässige Stromversorgung während des ganzen Tages zu gewährleisten. Es gibt bereits einige technische Lösungen, um diesem Phänomen entgegenzuwirken. Vertikale Photovoltaikanlagen beispielsweise können die Stromerzeugung über den Tag und sogar über das ganze Jahr hinweg wesentlich gleichmäßiger gestalten als herkömmliche Photovoltaikanlagen. Da Solarmodule die größte Strommenge erzeugen, wenn die Sonne direkt senkrecht auf das Modul scheint, sind vertikal installierte Module morgens, abends und im Winter besonders effektiv. Konventionell installierte Paneele haben im Sommer und in der Mitte des Tages eine deutlich höhere Spitzenproduktion. Energiespeichersysteme können auch zur Zwischenspeicherung von Produktionsüberschüssen genutzt werden.
Was ist die Waste Challenge?
Ihre Aufgabe ist es, ein Konzept für eine intelligente Gemeinschaft zu entwickeln, die sich durch Energieautarkie und geeignete Speicher- und Verteilungssysteme für erneuerbaren Strom auszeichnet.
- Wie können innovative Konzepte für erneuerbare Energien, wie z. B. Solarfassaden, als Wegbereiter für autarke nachhaltige Gemeinschaften genutzt werden?
- Wie könnte ein intelligentes Netzwerk innerhalb einer autarken Gemeinschaft aussehen? Wie können wir eine stabile Speicher- und Verteilungslösung für elektrische Energie ermöglichen?
- Welche regulatorischen und gesellschaftlichen Herausforderungen könnten bei der Verwirklichung von intelligenten, autarken Städten auftreten?
Wer steckt hinter der Challenge?
Unter dem Dach der multinationalen Grenzebach Gruppe bietet ENVELON ein innovatives System für solaraktive Fassaden an. Seit der Gründung arbeitet ein Team erfahrener Experten aus verschiedenen Bereichen der Automatisierung sowie der Glas- und Solarindustrie an einer gemeinsamen Vision: Deutschland, Europa und der Welt eine Technologie zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, langfristig und nachhaltig Energie direkt am Gebäude zu erzeugen.Dabei verbinden wir Tradition und Innovation zu Produkten und Dienstleistungen von höchster Qualität und Leistung - unsere Fassadenpaneele produzieren wir bewusst in Hamlar im bayerischen Donau-Ries. Als Familienunternehmen aus Überzeugung holen wir damit die Solarindustrie zurück nach Deutschland und bieten ein flexibles System "Made in Germany" - kombiniert mit einem erfahrenen und hochqualifizierten Netzwerk internationaler Partner.
Gewünschter Impact
Ziel des Wettbewerbs ist es, innovative Konzepte für intelligente, autarke Städte zu entwickeln, die als Inspiration für verschiedene Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien und der Stadtplanung dienen können.
Empfohlene Fähigkeiten
Jeder Hintergrund, von der Technik bis zur Soziologie, ist für dieses Projekt geeignet. Wir suchen ein vielfältiges Team mit sowohl technischem als auch nichttechnischem Hintergrund
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Die Challenge sollte sich auf verfügbare erneuerbare Technologien, insbesondere die Photovoltaik, konzentrieren.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
ENVELON | Solar-active facades from Germany
Dr.-Ing. Thilo Becker: thilo.becker@grenzebach.com
Hintergrund zur Energieversorgung und- Nachfrage: https://energy-charts.info/
Hintregrund um integrierte PV zu bauen (nur auf Deutsch): Allianz-BIPV-Info-Broschüre-final.pdf
Innovative Solarenergie-Konzepte für ein stabiles Stromnetz
Einführung
Treibhausgase wie CO2 und Methan sind die Hauptursachen des Klimawandels. 73 % der weltweiten Treibhausgasemissionen stammen aus dem Energiesektor. Davon entfallen über 32 % auf den Verkehrs- und Gebäudesektor. Die Schaffung nachhaltigerer Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien bietet eine enorme Chance, die globalen Treibhausgasemissionen und damit das Phänomen der globalen Erwärmung zu bekämpfen.
Problemdefinition
Im Gegensatz zu Atom- oder Kohlekraftwerken ist die Energie, die durch erneuerbare Energien wie Windkraft oder Photovoltaik (Solar) erzeugt wird, nicht zeitlich konstant. Photovoltaikanlagen können zum Beispiel nur während der Tageslichtstunden Strom erzeugen. Die Einspeisetarife motivieren die Betreiber von Photovoltaikanlagen, unabhängig von der Netzbelastung so viel Strom wie möglich zu produzieren. Große Photovoltaik-Kraftwerke werden daher in der Regel nach Süden ausgerichtet, um den Gesamtenergieertrag über den Tag zu optimieren. Dies führt vor allem im Sommer zu einer Überproduktion um die Mittagszeit und einem sehr geringen Anteil an Solarstrom in den Morgen- und Abendstunden sowie im Winter.
Solarfassaden unterscheiden sich von solchen Photovoltaik-Kraftwerken, da die Solarmodule vertikal angeordnet sind und ihre Leistung zu Zeiten maximieren, wenn die Sonne tief am Horizont steht. Dies ist sowohl im Winter als auch morgens und abends der Fall. Zwar ist die Gesamtleistung im Vergleich zu einem herkömmlichen Photovoltaik-Kraftwerk geringer, aber die Energie wird gleichmäßiger über den Tag und das Jahr verteilt erzeugt. Das entlastet das Stromnetz und erleichtert die direkte Nutzung der Energie im Gebäude. Die derzeitigen Anreize für erneuerbare Energien, wie z. B. Einspeisetarife, fördern diese äußerst nachhaltige Art der photovoltaischen Energieerzeugung jedoch nicht.
Was ist die Waste Challenge?
Ihre Aufgabe ist es, ein Strategiepapier zur Förderung von Photovoltaik-Kraftwerken und Solarfassaden zu entwickeln, die für eine gleichmäßige Energieerzeugung und ein stabileres Netz optimiert sind.
- Welche Anreize könnten zur Förderung von Solarfassaden genutzt werden?
- Wie verhalten sich typische Lastprofile in einem Gebäude/einer Stadt/einem Land im Vergleich zur Leistung eines konventionellen Photovoltaik-Kraftwerks und einer vertikalen Photovoltaik-Anlage, z. B. einer Fassade?
- Was wäre der ideale Mix aus konventionellen Photovoltaik-Kraftwerken und vertikalen Photovoltaik-Anlagen, wie z. B. Fassaden?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Unter dem Dach der multinationalen Grenzebach Gruppe bietet ENVELON ein innovatives System für solaraktive Fassaden an. Seit der Gründung arbeitet ein Team erfahrener Experten aus verschiedenen Bereichen der Automatisierung sowie der Glas- und Solarindustrie an einer gemeinsamen Vision: Deutschland, Europa und der Welt eine Technologie zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, langfristig und nachhaltig Energie direkt am Gebäude zu erzeugen.Dabei verbinden wir Tradition und Innovation zu Produkten und Dienstleistungen von höchster Qualität und Leistung - unsere Fassadenpaneele produzieren wir bewusst in Hamlar im bayerischen Donau-Ries. Als Familienunternehmen aus Überzeugung holen wir damit die Solarindustrie zurück nach Deutschland und bieten ein flexibles System "Made in Germany" - kombiniert mit einem erfahrenen und hochqualifizierten Netzwerk internationaler Partner.
Gewünschter Impact
Ziel des Wettbewerbs ist die Erstellung eines Strategiepapiers und die Bereitstellung von Leitlinien für die Nutzung der vertikalen Fotovoltaik für eine nachhaltigere Nutzung erneuerbarer Energien.
Empfohlene Fähigkeiten
Jeder Hintergrund, von der Technik bis zur Soziologie, ist für dieses Projekt geeignet. Wir suchen ein vielfältiges Team mit sowohl technischem als auch nichttechnischem Hintergrund
Relevante Anmerlungen für die Challenge/ das Thema:
Die Herausforderung besteht darin, eine aussagekräftige Zusammenfassung der aktuellen Situation zu erstellen, Empfehlungen für eine bessere künftige Nutzung von Solarfassaden zu geben und schließlich ein Strategiepapier zur Förderung vertikaler und anderer Photovoltaiksysteme vorzuschlagen, die für eine stabile Netz- und Energieversorgung optimiert sind.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
ENVELON | Solar-active facades from Germany
Dr.-Ing. Thilo Becker: thilo.becker@grenzebach.com
Hintergrund zur Energieversorgung und- Nachfrage: https://energy-charts.info/
Hintregrund um integrierte PV zu bauen (nur auf Deutsch): Allianz-BIPV-Info-Broschüre-final.pdf
Verpackungsmüll bei Photovoltaik-Solarmodulen verringern
Einführung
Treibhausgase wie CO2 und Methan sind die Hauptursachen des Klimawandels. 73 % der weltweiten Treibhausgasemissionen stammen aus dem Energiesektor. Davon entfallen über 32 % auf den Verkehrs- und Gebäudesektor. Die Schaffung nachhaltigerer Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien bietet eine enorme Chance, die globalen Treibhausgasemissionen und damit das Phänomen der globalen Erwärmung zu bekämpfen.
Problemdefinition
Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) spielt eine Schlüsselrolle bei der künftigen Erzeugung erneuerbarer Energie. Insbesondere Solarfassaden können ein integraler Bestandteil des Gebäudes sein und gleichzeitig den ganzen Tag über Strom erzeugen. Die derzeitigen Verpackungssysteme für den Transport von PV-Modulen zu den Baustellen sind entweder Einweg- oder Mehrwegverpackungen. Wiederverwendbare Verpackungen sind haltbar und bieten im Allgemeinen einen guten Schutz vor den Elementen (Wind, Regen usw.), aber sie sind auch teuer und die logistischen Hürden für die Rücksendung an den PV-Modulhersteller zur Wiederverwendung sind kompliziert und kostspielig. Oft werden wiederverwendbare Verpackungen aufgrund unzureichender Logistik und Rückgabemöglichkeiten schon nach wenigen Einsätzen entsorgt. Einwegverpackungen sind zwar billiger, bieten aber nur wenig Schutz vor den Elementen (Wind, Regen usw.) auf einer Baustelle und führen zu großen Abfallmengen.
Was ist die Waste Challenge?
- Eure Aufgabe ist es, ein neuartiges Verpackungsdesign für BIPV-Fassadenmodule und ein entsprechendes Geschäftsmodell zu entwickeln.
- Wie kann die Verpackung nachhaltiger gestaltet werden?
- Wie könnte eine Rückgabeinfrastruktur für BIPV-Verpackungen aussehen?
- Welche Materialien sind für wiederverwendbare Verpackungen am besten geeignet?
- Wie kann die Haltbarkeit von wiederverwendbaren Verpackungen verbessert werden?
- Können neu gestaltete Einwegverpackungen eine nachhaltige Alternative sein?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Unter dem Dach der multinationalen Grenzebach Gruppe bietet ENVELON ein innovatives System für solaraktive Fassaden. Seit der Gründung arbeitet ein Team erfahrener Experten aus verschiedenen Bereichen der Automatisierung sowie der Glas- und Solarindustrie an einer gemeinsamen Vision: Deutschland, Europa und der Welt eine Technologie zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, langfristig und nachhaltig Energie direkt am Gebäude zu erzeugen.Dabei verbinden wir Tradition und Innovation zu Produkten und Dienstleistungen von höchster Qualität und Leistung - unsere Fassadenpaneele produzieren wir bewusst in Hamlar im bayerischen Donau-Ries. Als Familienunternehmen aus Überzeugung holen wir damit die Solarindustrie zurück nach Deutschland und bieten ein flexibles System "Made in Germany" - kombiniert mit einem erfahrenen und hochqualifizierten Netzwerk internationaler Partner.
Gewünschter Impact
Ziel des Wettbewerbs ist es, einen Prototyp eines Verpackungssystems zu entwerfen und im Falle einer wiederverwendbaren Verpackung ein Rückführungssystem von der Baustelle zum Hersteller der PV-Module zu entwickeln.
Empfohlene Skills
Jeder Hintergrund, von der Technik bis zur Soziologie, ist für dieses Projekt geeignet. Wir suchen ein vielfältiges Team mit sowohl technischem als auch nichttechnischem Hintergrund
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
ENVELON | Solar-active facades from Germany
Dr.-Ing. Thilo Becker: thilo.becker@grenzebach.com
Steht Batterierecycling in Konkurrenz zur Zweitverwertung? (Energie)
Einführung
STABL Energy strebt mit seiner Energieumwandlungstechnologie eine nachhaltige Energienutzung an. Unser Ziel ist es, den Einsatz von Energiespeichern für erneuerbare Energien zu erhöhen, indem wir einen neuen Standard für Batteriespeicher setzen. Mit unserer einfach zu integrierenden Technologie verbessern wir Batteriespeichersysteme in Bezug auf Design, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Kosteneffizienz und Handhabung.
Problemdefinition
Das Recycling von Batterien dient nicht nur dem Zweck, die nachhaltige Nutzung von Ressourcen zu verbessern, sondern ist auch ein strategisches Thema für Automobilhersteller, um die Abhängigkeit von Ländern zu verringern, die die Ressourcen bereitstellen. Recycling ist eine Möglichkeit, die Kontrolle über die Ressourcen zu behalten und den notwendigen Nachschub für die künftige Batterieproduktion zu sichern. Dieses Ziel kann mit der Wiederverwendung von Batterien für Second-Life-Anwendungen in Konflikt geraten.
Was ist die Waste Challenge?
Eine mögliche Frage ist, ob die Ressourcen, die heute in der Batteriechemie benötigt werden, für die nächste Generation der Batterietechnologie noch so relevant sind. Kobalt zum Beispiel, dessen Anteil in der Batterie immer weiter sinkt und in Zukunft vielleicht gar nicht mehr verwendet wird. Völlig neue Batterietypen und -chemien wie Festkörperbatterien können diesem Trend entgegenwirken oder ihn verstärken.
Die Projektgruppe kann auch das erwartete Verhalten der Automobilhersteller ausloten: Die Wiederverwendung von Batterien verringert den Bedarf an neuen Batterien für Stromnetzanwendungen. Damit der einzelne Automobilhersteller davon profitieren kann, muss die gesamte Branche ihre Anstrengungen koordinieren. Alleingänge könnten ein koordiniertes Vorgehen leicht untergraben. Die Projektgruppe sollte einen Überblick über alle ermittelten Faktoren und aktuellen Trends in der Branche geben und eine Empfehlung für Altbatterien ausarbeiten:
- Sind die heute in der Batteriechemie benötigten Ressourcen auch für die nächste Generation der Batterietechnologie noch relevant?
- Welche Nutzungsstrategie ist von den Vertreibern von Batterien wie den Automobilherstellern zu erwarten?
- Welche Faktoren und Trends müssen definiert werden, um die Maßnahmen der gesamten Branche zu koordinieren, anstatt dass einzelne Akteure Alleingänge unternehmen?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
STABL Energy wurde 2019 gegründet und ist eines der innovativsten Startups für die Energiewende, das 2020 mit dem Megawatt Award des pv-magazins und 2022 mit dem ees Award ausgezeichnet und 2021 zu einem der globalen Top100 Energie-Startups ernannt wurde. Finanziert werden wir von renommierten und erfahrenen Tech-VCs aus Deutschland und der Schweiz. Uns alle eint die Vision, ein klimaneutrales Energiesystem zu ermöglichen: mit sicheren, nachhaltigen und effizienten Batteriespeichern.
Gewünschter Impact
Wenn gebrauchte Batterien, wie z. B. Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge, nach ihrem ersten Einsatz einfach wiederverwendet würden, anstatt in komplexen und kostspieligen Prozessen direkt recycelt zu werden, würde die größere Verfügbarkeit und damit vermutlich geringere Kosten den Einsatz von Batteriespeichern interessanter machen. Die Batteriespeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil unserer Strategie zur Abschwächung der globalen Erwärmung durch den Einsatz von mehr erneuerbaren Energien im Stromnetz. Da erneuerbare Energien sehr volatil sind, wird ein Puffer für die zeitliche oder räumliche Trennung von Energieerzeugung und -nutzung benötigt.1 Derzeit wird die Notwendigkeit des Recyclings von Batterien noch unterschätzt, da nur wenige Batterien das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Dies wird sich in den nächsten Jahren massiv ändern, da die Zahl der Rückgaben von Elektroautos, Elektrorollern oder anderen Elektromobilitätsgeräten deutlich steigen wird. Wir gehen davon aus, dass die Akteure entlang des Kreislaufs vom Rohstoff zum Rohstoff derzeit noch nicht ausreichend vernetzt sind, um in eine sinnvolle politische Diskussion eintreten zu können. Sobald die relevanten Faktoren identifiziert sind, könnten die richtigen Ansprechpartner für branchenübergreifende Themen gefunden und angesprochen werden.
Benötigte/ empfohlene Fähigkeiten
- Ihr seid ein Team von 2-3 Personen, die ab dem vierten Semester studieren;
- Ihr interessiert euch für strategische Fragestellungen eines innovativen High-Tech-Hardware-Startups;
- Ihr seid offen für Neues und können kreativ mit Herausforderungen umgehen;
- Ihr habt eine selbstständige, strukturierte und systematische Arbeitsweise;
- Idealerweise seid ihr ein eingespieltes Team, das experimentierfreudig ist und mit großer Leidenschaft neue Impulse setzen möchte;
- Ihr verfüget über gute Englischkenntnisse; Deutschkenntnisse wären von Vorteil.
Wichtige Links
Soziale Innovation für ein nachhaltiges europäisches Lebensmittelsystem
Einführung
Unser Ernährungssystem ist kaputt. Während mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung übergewichtig ist, verhungern die anderen. Die Lebensmittelproduktion steht in Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen, Entwaldung, Ressourcenerschöpfung, Boden- und Wasserverschmutzung, Verlust der biologischen Vielfalt und toten Zonen in den Ozeanen, um nur einige Beispiele zu nennen. Die in Europa übliche Ernährung, die auf einem hohen Verbrauch an tierischen Produkten und stark verarbeiteten Lebensmitteln beruht, schadet der Umwelt und der Gesundheit der Menschen.
Im Rahmen ihrer "Farm to Fork"-Strategie will die Europäische Union einen positiven Wandel hin zu einem nachhaltigeren und gerechteren Lebensmittelsystem fördern. Die EU fordert insbesondere eine stärkere Sensibilisierung der Gesellschaft für das Lebensmittelsystem und ein stärkeres Engagement für dieses System sowie die Einführung einer nachhaltigeren Ernährung auf der Grundlage von wenig verarbeiteten und pflanzlichen Lebensmitteln. Top-down-, marktbasierte und normative Ansätze sind in dieser Hinsicht jedoch wenig erfolgreich. Aus diesem Grund sind mehr soziale Bottom-up-Methoden erforderlich, um ein nachhaltigeres und bewussteres Ernährungsverhalten zu entwickeln und zu fördern. Die Aufklärung über die Nachhaltigkeit von Lebensmitteln und Ernährungsgewohnheiten und die Stärkung des Ernährungsbewusstseins sind in dieser Hinsicht von zentraler Bedeutung. Dazu gehört nicht nur die Bereitstellung qualitativ hochwertiger und unvoreingenommener Informationen über Lebensmittel, sondern auch ein Umdenken und eine Neugestaltung der Lebensmittelumgebung, insbesondere für jüngere Generationen. In diesem Zusammenhang möchte diese Challenge junge Europäer in die Lage versetzen, eine fundierte Antwort auf die Frage zu geben: Wohin führen Ihre Foodsteps, und wohin sollen sie führen?
Was ist die Waste Challenge?
Wenn es um Lebensmittel geht, denken wir gewöhnlich an das, was wir in der Biotonne entsorgen können. In dieser Challenge wollen wir den Begriff der Verschwendung jedoch aus einem anderen Blickwinkel betrachten. Erstens sind Lebensmittelabfälle auch die Lebensmittel, die durch eine unbedachte und ineffiziente Nutzung von Ressourcen verloren gehen. In diesem Sinne kann sich hinter einigen Lebensmitteln, die wir konsumieren, eine Verschwendung verbergen, die wir nicht sehen. Zweitens ist der unbedachte Konsum von Lebensmitteln ohne Bewusstsein für ihren tatsächlichen Wert in gewissem Sinne auch eine Form der Verschwendung, da er unachtsam ist; dies ist auch mit der eigentlichen Lebensmittelverschwendung in ihrer herkömmlichen Bedeutung verbunden, z. B. kaufen wir mehr Lebensmittel als wir brauchen (weil wir sie nicht wertschätzen) und werfen sie schließlich weg.
Unter Berücksichtigung dieser beiden Dimensionen zielt die Challenge darauf ab, innovative Wege zu finden, um die Menschen zu befähigen, ihren Foodprint zu verstehen, darüber nachzudenken und ihn zu gestalten. Das Ziel ist es, einerseits die Aufklärung über die Nachhaltigkeit von Lebensmitteln zu verbessern und andererseits die Menschen wieder mit den Lebensmitteln, die sie essen, in Verbindung zu bringen und ihnen zu zeigen, wie sie zu einem positiven Wandel im Lebensmittelsystem beitragen können. Die Herausforderung ist sehr ergebnisoffen, da die Teilnehmer von der Analyse des Kontexts und der relevanten Interessengruppen ausgehen können, um zu diskutieren und zu erforschen, welche innovativen Lösungen und Initiativen am besten umgesetzt werden können, um zur Erreichung des Ziels beizutragen.
Gewünschter Outcome
Die Menschen, die in der Mensa essen, werden gestärkt und besser über ihre Lebensmittelauswahl informiert, und einige werden vielleicht sogar ihre Konsumgewohnheiten ändern. Die im Rahmen des Projekts erarbeiteten Konzepte, Lösungen und Initiativen sollten so flexibel und skalierbar sein, dass sie später auf praktisch jede Universität/Schule oder sogar öffentliche Einrichtungen übertragen und erweitert werden können, wobei sie an die jeweiligen Kontexte und Zielgruppen angepasst werden.
Darüber hinaus werden alle Teilnehmer der Challenge aus dieser Erfahrung bereichert und gestärkt hervorgehen. Außerdem könnten wertvolle Verbindungen und Synergien das Projekt selbst überdauern, da die Studenten Teil der Studentenorganisation Foodprint werden könnten, die sich derzeit noch im Aufbau befindet.
Gewünschter Impact
Wissen ist Macht. Wenn sich die Menschen der tatsächlichen Auswirkungen ihrer täglichen Lebensmittelauswahl und ihres Ernährungsverhaltens bewusst sind, können sie fundiertere Entscheidungen über ihre Ernährung treffen, die besser mit ihren Werten und der Zukunft, die sie mitgestalten wollen, übereinstimmen. Indem wir die Menschen über Lebensmittel und nachhaltige Ernährung aufklären, befähigen wir sie dazu, verantwortungsbewusste Bürgerinnen und Bürger zu werden und nicht nur passive Konsumenten. In diesem Sinne tragen wir auch zur Stärkung der Lebensmitteldemokratie bei und schaffen die Voraussetzungen für eine partizipativere, integrativere und gerechtere Steuerung des Lebensmittelsystems.
How-To-Foodprint
Wie können wir das Problem angehen? Um an der Challenge teilzunehmen, müssen die Menschen aufgeschlossen sein, offen für den Dialog und vielleicht sogar bereit, ihre eigenen Überzeugungen und Verhaltensweisen kritisch zu reflektieren. Das Wichtigste ist, dass wir anderen immer mit Respekt begegnen und uns bewusst sind, dass Lebensmittel mit der Kultur, den Traditionen, den Erfahrungen und den Erinnerungen der Menschen, die wir lieben, verbunden sind. Auch wenn wir uns letztendlich auf die Nachhaltigkeit von Lebensmitteln und die Erziehung von Bürgern zu Lebensmitteln konzentrieren, sollten wir nicht vergessen, dass Lebensmittel noch viel mehr sind: Die Tatsache, dass die Projektgruppe sehr vielfältig und international ist, sollte unsere Stärke und nicht unsere Schwäche sein.
Was ist unser Geist? Was ist unsere Kommunikation? Wir wollen nicht, dass sich die Menschen verurteilt fühlen oder dass sie mit zu vielen oder zu technischen Informationen überfordert werden. Wir zielen auf das Gehirn und den Magen der Menschen, aber wir wollen auch ihre Herzen treffen. Die Kommunikation und der Geist hinter den Initiativen sollten positiv, ermutigend und nicht wertend sein. Dazu gehört auch, das zu vermeiden, was ich die "Opferrhetorik" nenne. Wir versuchen nicht, die Menschen dazu zu zwingen, ihr Verhalten einzuschränken und im Namen höherer moralischer Grundsätze auf Vergnügungen zu verzichten". Es geht nicht um "weniger", sondern um "mehr": Wir wollen den Menschen helfen, indem wir sie aufklären und befähigen. Wir wollen sie dazu ermutigen, aktiv zu werden und informierte Entscheidungen zu treffen. Wir bieten an, wir nehmen nicht weg oder drängen auf. Wir können und wollen die Menschen nicht zwingen, sich nachhaltiger zu ernähren, aber wir wollen sie dazu befähigen, indem wir ihnen Zugang zu hochwertigen Informationen/Bildung verschaffen.
Wie können wir erziehen? Bildung ist nicht gleichbedeutend mit Information. Während die Vermittlung von Informationen im engeren Sinne des Wortes natürlich einen großen Teil ausmacht, kann Bildung in vielen kreativen, innovativen und sogar unkonventionellen Formen erfolgen. Selbst wenn wir einfach nur "informieren", kann die Art und Weise, wie die Informationen vermittelt werden, sehr unterschiedlich sein und große Auswirkungen auf das Ergebnis haben. Das gilt nicht nur für die Kommunikation, sondern auch für die Form der Information. Wir können in der Challenge absolut offen damit umgehen und viele verschiedene Medien und Konzepte erkunden, um diese Informationen zu vermitteln. Alles ist erlaubt, solange es machbar, flexibel und ermutigend ist!
Möchtest Du an der Challenge teilnehmen? Hast Du Fragen, Anmerkungen, Kommentare? Möchtest Du eine E-Mail mit unserer Präsentation für den letztjährigen Pitch, dem Bericht und unseren Modellen für das Foodprint-Modell erhalten?
Zögere nicht, uns jederzeit zu kontaktieren!
Kontakt
Giada Severini: "My name is Giada Severini and my mission is to empower young Europeans to become agents of change towards a more sustainable food system. My continuous research and interest on dietary sustainability first led to a bachelor’s thesis on “Consumer-based food sustainability policy in the European Union”. Later, my studies at TUM inspired me to see how the power of design can educate and shift behaviors at scale. With Foodprint, I strive to take a multi- and trans-disciplinary approach to dietary sustainability in Europe and empower new generation food citizens through design. For its sustainable and interdisciplinary and European spirit, the EuroTeQ Collider is the best site for the Foodprint concept to be explored and grow thanks to a motivated team of change makers which I will be honored and enthusiastic to work with."
giada.severini@tum.de
foodprintchallenge2022@gmail.com
+39 345 1440 764
Recycling von Müll aus erneuerbaren Energien
Einführung
Nachhaltigkeit ist der Megatrend des 21. Jahrhunderts. Jahrhunderts. Zurzeit werden vor allem ökologische Aspekte diskutiert, wie die Bekämpfung des Klimawandels und die Anpassung an diesen, wobei die Bundesregierung den Ausbau der erneuerbaren Energien vorantreibt.
Problemdefinition
Ein Aspekt, der bisher nicht ausreichend diskutiert wurde, ist die Wiederverwertung von erneuerbaren Energien - ein großes Thema, über das bisher nur wenige gesprochen haben, denn erneuerbare Energien sollen vorerst so weit wie möglich ausgebaut werden - komme was wolle.
Was ist die Waste Challenge?
- Wie werden Rotorblätter von Windkraftanlagen, Betonblöcke von Onshore-Windkraftanlagen und Solarpaneele recycelt?
- Wie werden diese Produkte bisher entsorgt? Wie können sie nachhaltiger entsorgt werden?
- Wie hoch ist das Risiko der damit verbundenen Umweltschäden? Wie können Kreislaufprozesse rund um das Recycling von erneuerbaren Energien aufgebaut werden?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Die BayernLB ist eine der führenden Geschäftsbanken in Deutschland und hat sich als schlanke Bank für die Zukunftsbranchen der deutschen Wirtschaft etabliert. Der BayernLB-Konzern gehört zu den führenden Immobilienfinanzierern und Asset Managern in Deutschland. Mit dem Kerngeschäftsfeld Immobilien finanziert die Bank Immobilien in allen Assetklassen. Die BayernLB ist für ihre Immobilienkunden in Deutschland und im europäischen Ausland da.
Auch im Bereich der erneuerbaren Energien ist die BayernLB sehr aktiv: Seit mehr als 15 Jahren unterstützt die BayernLB die Energiewende durch die Finanzierung von Solar- und Windparks. In 150 Transaktionen wurde weltweit ein Investitionsvolumen von 7,5 Mrd. Euro und eine installierte Leistung von 4,4 GW dargestellt. Der produzierte Strom entspricht dem Jahresverbrauch von 2,4 Millionen Haushalten. Dadurch werden CO2-Emissionen von 3,9 Millionen Tonnen pro Jahr vermieden.
Gewünschter Impact
Ziel dieser Herausforderung ist es, zunächst einen Überblick darüber zu erhalten, wie Komponenten aus erneuerbaren Energien derzeit entsorgt und recycelt werden. Anschließend kann analysiert werden, wie das Recycling von erneuerbaren Energien, unterteilt nach den verschiedenen Produkten, nachhaltiger und im Sinne von Kreislaufprozessen gestaltet werden kann. Daraus können sich Ansätze für Unternehmen ergeben, wie sie ihre Produkte in Zukunft nachhaltiger gestalten können.
Relevante Links
Der vielversprechende Ricochet Effect
Einführung
Die Natur hat sich über Jahrhunderte hinweg durch natürliche Selektion weiterentwickelt und optimiert. Daher stellt sie eine reichhaltige Quelle des Wissens und der Inspiration dar. Biomimikry ist ein Innovationsprozess, bei dem die Strategien der Natur verstanden und nachgeahmt werden, um technische Herausforderungen zu meistern. Die Kiemen des Mantarochens sind ein hervorragendes Beispiel für ein solches optimiertes System. Dank des Abpralleffekts [1] kann der Manta Plankton effizient aus dem Wasser filtern, ohne dass seine Kiemen verstopfen.
Was ist die Waste Challenge?
Mit zunehmender Verarbeitung und verschiedenen Möglichkeiten des Recyclings wird die anschließende Trennung von Materialien und Chemikalien immer wichtiger. Filter spielen dabei eine wesentliche Rolle. Durch sie trennen wir das Saubere vom Schmutzigen, das Wiederverwertbare vom Nichtwiederverwertbaren oder den Abfall von unserer Natur. Ein Problem bei Filtern ist jedoch, dass sie verstopfen und damit am Ende ihres Lebenszyklus selbst zu Abfall werden. Eine Eigenschaft, die die filternden Kiemen des Mantarochens nicht haben. Aufgrund der Strömungseigenschaften der Kiemen, die nebeneinander angeordnet sind, kann partikelfreies Wasser passieren. Der Ricochet-Effekt scheint also eine vielversprechende Strategie zu sein, um einige große Abfallprobleme zu bewältigen. Er bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich, die es zu lösen gilt. Da der Wasserfluss über die Kiemen/Flossen aufrechterhalten werden muss, entsteht eine Art Schmutzwasser- und Frischwasserkreislauf. Außerdem müssen Strömungsgeschwindigkeit und Strömungswinkel konstant bleiben oder zumindest einstellbar sein. Man könnte versuchen, diese Herausforderungen zu lösen, es kann aber auch sein, dass es bereits Anwendungen gibt, bei denen die Schwierigkeiten dieser Lösung nicht relevant sind und die Vorteile genutzt werden können. Daher stellen wir Ihnen die folgenden Aufgaben.
- Wie kann der Querschläger-Effekt in einem technischen Umfeld genutzt werden?
- Definieren Sie ein Abfallproblem, das mit Hilfe des Abpralleffekts wirksam angegangen werden könnte.
- Finden Sie begrenzende Faktoren des Abpralleffekts und wie man sie überwinden könnte.
- Wie kann der Querschläger-Effekt genutzt und erweitert werden, um aktuelle Abfallprobleme anzugehen, mit denen wir konfrontiert sind?
Wer steckt hinter der Challenge?
Wir sind ein Team von 7 motivierten Studenten aus verschiedenen Studienrichtungen. Innerhalb der TUM:Jungen Akademie haben wir uns zu dem Team Membrains [2] zusammengeschlossen. Die Tatsache, dass wir alle so viel aus der Arbeit an unserem Projekt ziehen können, hat uns motiviert, diese Herausforderung zu stellen. Wir sind neugierig auf eure kreativen Ideen, offenen Input und mögliche Lösungen zu dem Thema, das uns am Herzen liegt.
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 Lebensmittelerzeugung 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 Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Das Team ist frei in der Anwendung der Biomimikry, um diese Herausforderung zu bewältigen. Obwohl das Hauptinteresse an der Aufgabe der Abpralleffekt sein sollte, könnte es interessant sein, andere Tiere oder Pflanzen zur weiteren Inspiration heranzuziehen. Der Schwerpunkt sollte auf eine der Schlüsselfragen gelegt werden.
Empfohlene Fähigkeiten
Das Modul ist für alle offen, aber einige Fähigkeiten könnten für unsere Challenge besonders nützlich sein
- Grundlegendes Verständnis der Strömungsmechanik?
- Technische Grundlagen?
Zur weiteren Erforschung der Idee wird ein Tutorium für Ansys, eine Strömungssimulationssoftware, bereitgestellt, die von TUM-Studenten genutzt werden kann. Für sehr eifrige Studenten können wir ein Testgelände für ihren gebauten Prototyp zur Verfügung stellen, der Standardschläuche und eine Wasserpumpe verwendet.
Relevante Links
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aat9533
[2]https://www.ja.tum.de/ja/projekte/2022/membrains/
Kontakt: membrains@ja.tum.de
Tutor*innen: Julius Wenzler (julius.wenzler@tum.de) Laura Gentner: (laura.gentner@tum.de)
Elektrifizierung von Flugzeugen (Energie)
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.
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:
- Machen Sie sich mit den bestehenden elektrischen Flugzeugmodellen vertraut (Links unten) und verwenden Sie diese als Grundlage für Ihr Projekt.
- 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?
- Berechnung der erwarteten Effizienz und des Energiebedarfs für eine Reihe typischer Flüge
- 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
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
Die Challenge ist auf Github (Electrification of Aircraft) als Teil des MathWorks' Excellence in Innovation Program zu finden.
Hintergrundmaterial:
Schaffung der Universitäten von morgen durch Optimierung der Vorlesungen im Hinblick auf ihre Energieeffizienz (Energie)
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
Challenge Beschreibung als pdf herunterladen
Challenge Präsentation als pdf herunterladen
Current publicly available version of the elecCalc toolkit
Scientific & technical implementation: Alexander Holas (alexander.holas@tum.de)
Data collection & communication: Catherine Yngaunis Koch (catherine.koch@tum.de)
Rainfall power to the people (Energie)
Einführung
Es ist überall in den Nachrichten zu lesen: In diesem Winter wird es zu Stromengpässen kommen. Und als ob das nicht schon Motivation genug wäre: Wir sind immer noch abhängig von fossilen Brennstoffen! Das müssen wir ändern. Um ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und eine größere elektrische Unabhängigkeit zu erreichen, haben viele Gebäude und Häuser Solarpaneele auf ihren Dächern installiert. Das Problem ist: An Regentagen funktioniert das nicht. Aber an diesen Tagen haben wir einen großen Vorteil: Regen! Was wäre, wenn wir den Regen für die Energieversorgung unserer Gebäude nutzen würden? Zum Beispiel durch die Nutzung seiner potenziellen Energie. Das ist es, was diese Herausforderung zu erreichen versucht.
Probemdefinition
Umwandlung von Niederschlägen auf Dächern in eine brauchbare Energiequelle für Gebäude.
Was ist die Waste Challenge?
Der Regen fließt direkt in die Kanalisation und lässt den ganzen Abfall zurück! Dieses Projekt zielt darauf ab, das Potenzial einer bisher ungenutzten Energiequelle, des Regens, zu erschließen. Derzeit fließt der größte Teil des Niederschlags einfach in die Kanalisation, völlig ungenutzt. Wir wollen das ändern und versuchen, seine Nutzung zu maximieren, um Energie für Häuser zu erzeugen, den Energiebedarf für das Netz zu reduzieren und die Natur zu unserem Vorteil zu nutzen, während wenig oder gar kein Abfall entsteht.
- Ist es möglich, Regen in Energie umzuwandeln?
- Ist es möglich, ein Haus mit dieser Energie zu heizen oder zu betreiben?
- Ist das wirtschaftlich machbar?
Wer steckt hinter dieser Challenge?
Ich bin Informatiker von der EPFL, der sich für Energie begeistert und bereit ist, etwas für das Klima zu tun.
Gewünschter Impact
Die Menschen wären weniger auf das Stromnetz angewiesen und könnten Energie für ihre eigenen Häuser oder Gebäude erzeugen. Damit könnte der große Nachteil von Sonnenkollektoren ausgeglichen werden, die bei Regen schlecht funktionieren. Die Kombination dieser beiden Technologien wäre daher ein Schritt nach vorn bei der Nutzung erneuerbarer Energien und der Energieunabhängigkeit. Wenn dies eine wirtschaftlich tragfähige Lösung ist, könnte sie dazu beitragen, die Energierechnungen der Haushalte zu senken und vielleicht in Gebieten eingesetzt werden, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.
Empfohlene Skills
Möglicherweise Strömungsdynamik und / oder Mechanik, um die Leistung des Systems optimieren zu können.