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 dabei 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 abschließen und Pitches üben.
Wir möchten uns an dieser Stelle auch noch einmal bei allen Challenge-Partnern und Mentor*innen für ihr großartiges Engagement, ihre Motivation und ihre Unterstützung für unsere Teams bedanken! Ohne Challengegeber wäre der EuroTeQ Collider 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 unseres Wettbewerbs war "Nachhaltige autarke Gemeinschaften auf der Grundlage erneuerbarer Energien" und wurde von der Firma Envelon sowie von unserem späteren Mentor Dr. Thilo Becker vorgeschlagen. Das Unternehmen ist ein branchenführender Entwickler und Hersteller vertikaler Photovoltaik-Panele, die in Fassaden eingesetzt werden können. Es war von Anfang an klar, dass wir das Envelon-Panel in unserem Konzept verwenden und 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 durch den Klimawandel verursachte Probleme finden. Dabei wollten wir ein Konzept entwickeln, das sich auf die sozialen, wirtschaftlichen und technologischen Aspekte der nachhaltigen Entwicklung auswirken würde. Wir haben sorgfältig analysiert, welche die größten Herausforderungen für Gemeinschaften sind, die durch die unerwünschten Auswirkungen des Klimawandels betroffen werden. 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 Ergebnisses 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 deren Entwicklung. 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 erneuerbarer Energie ermöglicht die Verbesserung dezentraler Energieerzeugungsmethoden, die als wesentliches Element einer nachhaltigen Entwicklung angesehen werden. Batteriespeicher und Power-to-Heat-Speichersysteme ermöglichen die Weiterverwendung der erzeugten Energie, da erneuerbare Energien nicht die stabilste Form der Energiegewinnung darstellen. Mit der erzeugten Energie können die Bewohner des olympischen Dorfes auch ihre E-Bikes und E-Autos aufladen, wodurch unser Konzept um den Aspekt intelligenter Ladefahrzeuge erweitert wird. Schließlich wollen wir durch den Handel mit überschüssiger 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 eine Lösung für ein intelligentes, alternatives 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 sowie weitere für die Abfallsammlung wichtige Qualitätsparameter messen. Die Webplattform liefert den Behälterstatus in Echtzeit sowie 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 zu Fahrplanänderungen, Standorten öffentlicher Behälter in der Nähe sowie Sortieranweisungen liefern.
Diese Lösung ist innovativ, robust, leicht umsetzbar, skalierbar und systemisch. Sie setzt den nachhaltigen Einsatz von Rohstoffen, Energie und Ressourcen ein. Das Sensormodul kann an jedes von den Städten angebotene Behältersystem angepasst werden, und es können verschiedene Arten von Sensoren bereitgestellt werden, um den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht zu werden, sodass für die Umsetzung des Projekts nur geringe Investitionskosten und Materialien erforderlich sind. Die Umsetzung dieser Lösung unterstützt die Entwicklung intelligenter Städte durch ein nachhaltiges 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. B. Programmierung, Halbleitersensoren, Server- oder Cloud-Speicher, maschinelles Lernen und Zusammenbau des Produkts. Der nächste Schritt des Projekts ist die Zusammenarbeit mit privaten Müllabfuhrunternehmen sowie 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 nach Zweitbatterien und dem Angebot der Hersteller von Elektrofahrzeugen zu schließen.
REBATT ist eine nachhaltige Initiative, die die zusätzliche Nutzung von Altbatterien fördern 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 Nutzung von 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 die Möglichkeit, sie zu recyceln, zu entsorgen oder weiterzuverwenden. Letzteres, so legen 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 insbesondere die Überwachung der Batteriezellen, das Laden der Akkus sowie die Gewährleistung der Batteriesicherheit umfassen. Darüber hinaus werden Logistikunternehmen mit Fachwissen und Erfahrung beauftragt, Altbatterien zu sammeln oder zwischenzulagern, bevor sie an Kunden zur Weiterverwendung versandt werden. Darüber hinaus werden vollständig gebrauchte Second-Life-EV-Batterien von den Second-Life-Nutzern abgeholt und anschließend an den 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 in Paris, Eindhoven, Tallinn, Prag und Kopenhagen mit ihren Gewinnerteams in den drei Kategorien CITIES, CONSUMPTION und ENERGY nach München kamen. Das gemeinsame Event sollte den Austausch zwischen Studierenden verschiedener Universitäten fördern und die Möglichkeit bieten, 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, der Abschlusszeremonie sowie der Bekanntgabe der Gesamtsieger.
Das waren die Challenges im WS 2022/23
Aus diesen Challenges der Kategorien Cities, Energy und Consumption sowie aus 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 der 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 bereits 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 kein 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 unter 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 und 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 derselben Einstellung zusammenzubringen und Freude in das Leben jedes Einzelnen zu bringen, damit er seine seltenste Ressource nicht verschwendet: die 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 dabei einige spannende Diskussionen zu führen.
Relevante Links
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Abfallwirtschaft im Großraum Lagos, Nigeria
Einführung
Die Welt ist mit globalen Transformationstrends konfrontiert, wie z. B. B. B. B. 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 unzureichender Infrastruktur, erhöhtem Verkehrsaufkommen und zunehmender Erzeugung menschlichen und industriellichen Abfalls 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, große Mengen an festen Abfällen zu erzeugen. Vor diesem Hintergrund wird in der Studie untersucht, wie Abfälle unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Bevölkerungswachstums effizient bewirtschaftet werden können.
Problemdefinition
Die Herausforderungen der Abfallbewirtschaftung sind in Lagos zu einem enormen Problem geworden, da sie erhebliche 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 sowie 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. B. B. B. 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 bei der wachsenden Bevölkerung der Metropole Lagos für 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
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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 wiederverwendet. 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 als Siedlungsabfälle bekannt, 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 unzureichende Abfallsammlung, unzureichende Abfallablagerung und/oder unzureichende 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 solchen Ländern 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 weiteren Faktoren variieren. Das Hauptziel einer Abfallsammlungsstrategie besteht darin, rechtzeitig und wirtschaftlich zu sammeln, um die anschließende Abfallsortierung und/oder -behandlung zu erleichtern, die Wiederverwendung und das Recycling zu maximieren und eine Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen.
Was ist die Waste Challenge?
Im 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 Milliarden Tonnen ansteigen.Um diese immense Menge an Abfall zu bewältigen, benötigen wir fortschrittliche Strategien zur Abfallsammlung.Wie können Produkte und Dienstleistungen von Infineon genutzt werden, um die Digitalisierung in der Abfallwirtschaft, 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 lassen sich die Risiken bewältigen?
- 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 werden meist durch kommunale Verordnungen geregelt.
Gewünschter Impact
Das vorgeschlagene Ergebnis soll eine potenziell zusammenhängende Lösung darstellen, die verschiedene Aspekte abdeckt: Gesundheit und Wohlbefinden, Verbesserung des allgemeinen Wohlbefindens sowie 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 zu sauberem Wasser.
- Energie und Mobilität: Sicherstellung des Zugangs zu Energie sowie der Möglichkeit, sich fortzubewegen.
- Widerstandsfähigkeit: Stärkung der Fähigkeit der Menschen, angesichts von Störungen zu überleben oder sogar zu gedeihen.
- Arbeitsplätze und Lebensgrundlagen: Bereitstellung sinnvoller 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 fördern.
- ZIEL 9: INDUSTRIE, INNOVATION UND INFRASTRUKTUR: Investitionen in die Infrastruktur sind entscheidend für die Verwirklichung nachhaltiger 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
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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 Wärmeversorgung, 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. Dies wird jedoch bei Weitem nicht den gesamten Wärmebedarf der Stadt decken. Bis zur Hälfte des Wärmebedarfs der Stadt muss durch eine 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 sogenannte Netze der 5. Generation, kleine Netze, die bei 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 klimafreundlicher Energielösungen in Stadtquartieren vorangetrieben werden. Dies könnte erreicht werden durch i) eine Vereinfachung und Standardisierung der Installationsverfahren für Netze der 5. Generation sowie für 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 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 in den Bereichen der geothermischen Energieversorgung und der Suche nach bewährten Praktiken zur Implementierung geothermischer Niedertemperaturnetze. In diesem Bereich entwickeln wir Werkzeuge für Energieaktionspläne unter Einbeziehung des geothermischen Potenzials und beteiligen uns an verschiedenen kommunalen und regionalen Wärmewendeaktivitäten, z.B. an 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 sowie 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 in den Bereichen der erneuerbaren Energien und des klimafreundlichen Bauens für diese Herausforderung von Vorteil.
Relevante Anmerkungen für die Challenge/ das Thema
Es wäre hilfreich, bestehende Lösungen für erneuerbare Energien in Quartieren und Niedertemperaturnetzen zu bewerten und Gemeinsamkeiten und Unterschiede herauszufinden. Für diese Tätigkeit empfiehlt es sich, Informationen zu Forschungsprojekten sowie Beispiele von Verbänden wie dem Bundesverband Wärmepumpen e.V., dem Bundesverband Geothermie e.V. usw. sowie von 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 entfielen 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 beispielsweise nur während der Tageslichtstunden Strom erzeugen. Dies kann nicht nur die Stabilität des Stromnetzes gefährden, sondern auch bedeuten, dass diese Technologien für erneuerbare Energien zusätzliche Infrastruktur erfordern, um eine zuverlässige Stromversorgung über den ganzen Tag hinweg zu gewährleisten. Es gibt bereits einige technische Lösungen, um diesem Phänomen entgegenzuwirken. Vertikale Photovoltaikanlagen können beispielsweise die Stromerzeugung über den Tag hinweg und sogar über das ganze Jahr hinweg wesentlich gleichmäßiger gestalten als herkömmliche Photovoltaikanlagen. Da Solarmodule die größte Strommenge erzeugen, wenn die Sonne senkrecht auf das Modul scheint, sind vertikal installierte Module morgens, abends und im Winter besonders effektiv. Konventionell installierte Paneele zeigen im Sommer und in der Mittagszeit 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 sowie geeignete Speicher- und Verteilungssysteme für erneuerbaren Strom auszeichnet.
- Wie können innovative Konzepte für erneuerbare Energien wie z. B. 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 intelligenter, autarker Städte 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 nach Deutschland zurück 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 in den Bereichen 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 auf Photovoltaik, konzentrieren.
Relevante Links
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ENVELON | Solar-active facades from Germany
Dr.-Ing. Thilo Becker: thilo.becker@grenzebach.com
Hintergrund zur Energieversorgung und -Nachfrage: https://energy-charts.info/
Hintergrund 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
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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
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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 hinsichtlich des Designs, der Sicherheit, der Zuverlässigkeit, der Kosteneffizienz und der 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 weiterhin so relevant bleiben. Kobalt zum Beispiel, dessen Anteil in der Batterie immer weiter sinkt und künftig 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 Batterieherstellern wie Automobilherstellern zu erwarten?
- Welche Faktoren und Trends müssen definiert werden, um die Maßnahmen der gesamten Branche zu koordinieren, statt 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, 2022 mit dem ees Award ausgezeichnet und 2021 zu einem der globalen Top-100-Energie-Startups ernannt wurde. Wir werden von renommierten und erfahrenen Tech-VCs aus Deutschland und der Schweiz finanziert. 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, statt in komplexen und kostspieligen Prozessen direkt recycelt zu werden, würden 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 mehrerer erneuerbarer Energien im Stromnetz. Da erneuerbare Energien sehr volatil sind, wird ein Puffer zur zeitlichen oder räumlichen Trennung zwischen Energieerzeugung und -nutzung benötigt.1 Derzeit wird die Notwendigkeit des Batterierecyclings noch unterschätzt, da nur wenige Batterien die Lebensdauer erreichen. Dies wird sich in den nächsten Jahren massiv ändern, da die Zahl der Rückgaben von Elektroautos, Elektrorollern und 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 könnt 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 verfügt 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 sowie toten Zonen in den Ozeanen, um nur einige Beispiele zu nennen. Die in Europa übliche Ernährung, die auf einem hohen Verbrauch tierischer Produkte und stark verarbeiteter Lebensmittel 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, ein stärkeres Engagement für dieses System sowie die Einführung einer nachhaltigeren Ernährung auf der Grundlage weniger verarbeiteter und pflanzlicher Lebensmittel. Top-down-, marktbasierte und normative Ansätze sind in dieser Hinsicht jedoch nur begrenzt 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 sowie die Stärkung des Ernährungsbewusstseins sind in dieser Hinsicht von zentraler Bedeutung. Dazu gehören 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 Lebensmittel, die durch 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 Menschen dazu 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, um das Ziel zu erreichen.
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 auf 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, 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 auch auf ihre Herzen. 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 und drängen nicht 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 und 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 in 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 multidisciplinary and transdisciplinary approach to dietary sustainability in Europe, empowering the next generation of food citizens through design. For its sustainable, 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, etwa die Bekämpfung des Klimawandels und die Anpassung an ihn, 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 lassen sich Kreislaufprozesse rund um das Recycling erneuerbarer Energien aufbauen?
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. Im 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. erreicht. 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 für Unternehmen Ansätze 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 für Wissen und 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 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 den 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 sowie den Abfall von unserer Natur. Ein Problem bei Filtern besteht jedoch darin, dass sie verstopfen und damit am Ende ihres Lebenszyklus selbst zu Abfall werden. Eine Eigenschaft, die die filternden Kiemen des Mantarochens nicht besitzen. 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 jedoch auch sein, dass es bereits Anwendungen gibt, in denen die Schwierigkeiten dieser Lösung nicht relevant sind und deren 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 die begrenzenden Faktoren des Abpralleffekts und wie man sie überwinden könnte.
- Wie kann der Querschläger-Effekt genutzt und erweitert werden, um die aktuellen 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 zum Team Membrains [2] zusammengeschlossen. Die Tatsache, dass wir alle so viel aus der Arbeit an unserem Projekt herausholen können, hat uns motiviert, diese Herausforderung zu stellen. Wir sind neugierig auf eure kreativen Ideen, euren offenen Input und mögliche Lösungen zum Thema, das uns am Herzen liegt.
Gewünschter Impact
Die Verknüpfung des Plans für ein klimafreundliches Agribusiness mit dem WEF-Nexus umfasst 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 bei der Anwendung der Biomimikry frei, um diese Herausforderung zu bewältigen. Obwohl das Hauptinteresse an der Aufgabe des Abpralleffekts liegen sollte, könnte es interessant sein, andere Tiere oder Pflanzen zur weiteren Inspiration heranzuziehen. Der Schwerpunkt sollte auf einem der Schlüsselfragen liegen.
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, das Standardschläuche und eine Wasserpumpe verwendet.
Relevante Links
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[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 weiterentwickelt 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
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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, die in den letzten Semestern über die Online-Lehre gesammelt wurden, 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 die 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 ist, zugleich aber im Detail anspruchsvoll 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, diese 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 gestalten. Es soll sowohl Studierenden als auch Dozenten ein Toolkit zur Verfügung stellen, mit dem sie den Energieverbrauch von Vorlesungen analysieren können und so einzelne Vorlesungen sowie Wochenpläne unter dem Aspekt der Energieeffizienz optimieren können.
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 Zugang zu diesen Informationen erhält. Mit unserem elecCalc wollen wir das 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 bedienendes, 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 möglichst viele Randfälle berücksichtigt werden müssen. Es muss eine angenehme und komfortable Schnittstelle geschaffen werden, damit 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 einer 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 es, wenn Sie es als Basis verwenden wollen, 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, etwa durch andere Hackathons. Außerdem müssen die Teilnehmer damit einverstanden sein, dass das Ergebnis anderen TUM-Organisationen zugänglich gemacht wird, sodass 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 sowie anderer Universitäten genutzt wird.
Relevante Links
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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: Bei Regen 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 versucht, diese Herausforderung zu erreichen.
Problemdefinition
Umwandlung von Dachniederschlägen 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 des Netzes zu reduzieren und die Natur zu unserem Vorteil zu nutzen, wobei 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 an 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 nur 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 auch in Gebieten eingesetzt werden, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.
Empfohlene Skills
Möglicherweise die Strömungsdynamik und/oder die Mechanik, um die Leistung des Systems zu optimieren.