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Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität

Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität Projektleitung: Dr.-Ing. Gernot Schmid, Seibersdorf Labor GmbH Beginn: 18.03.2021 Ende: 11.11.2025 Finanzierung: 449.025 Euro Hintergrund Elektromobilität gilt als Schlüssel für eine klimafreundliche Mobilität. Elektroantriebe arbeiten weitgehend schadstoffemissionsfrei. Betriebsbedingt entstehen allerdings Magnetfelder, die von dem elektrifizierten Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs ausgehen und auf Fahrer*in und Passagier*innen einwirken. Expositionen ( d.h. Situationen, in denen Personen solchen Feldern ausgesetzt sind) in relevanten Größenordnungen können dabei nicht von Vornherein ausgeschlossen werden. Gründe sind der geringe Abstand der Sitze zu den Komponenten, die Magnetfelder erzeugen, und die hohen Stromstärken in leistungsstarken Fahrzeugen. Darüber hinaus können bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und bei Plug-In-Hybriden (PHEV) Expositionen bei Fahrzeugstillstand während des Ladevorgangs auftreten. Magnetfeldquellen sind dann zum Beispiel die Ladeeinrichtung selbst, das Ladekabel im Fall konduktiven Ladens, als Gleichrichter arbeitende Leistungselektronik sowie die Leitungen im Fahrzeug und die Fahrzeugbatterie. Magnetfeldquellen nur in Elektroautos und Hybriden Zielsetzung In dem Vorhaben wurde die Exposition von Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität bestimmt. Einbezogen wurden Expositionsbeiträge durch den Fahrzeugfahrbetrieb und durch Batterieladevorgänge bei Fahrzeugstillstand. Die Studie ist aussagekräftig für Elektroautos und Elektro-Zweiräder ( d.h. ein- und zweispurige Personenkraftfahrzeuge). Als Fahrräder eingestufte Elektrofahrzeuge ( sog. E-Bikes) waren ausgenommen. Die Ergebnisse können mit Werten einer im Jahr 2009 abgeschlossenen Studie des BfS und mit in der Literatur veröffentlichten Werten verglichen werden. Zudem geben die Ergebnisse Hinweise für die Standardisierung. Durchführung Untersucht wurden gemessen an den Zulassungszahlen besonders beliebte E-Auto-Modelle und zusätzlich auch leistungsstarke E-Auto-Modelle von verschiedenen Herstellern. Dazu wurden Magnetfeldmessungen an mehreren Stellen im Fahrgastraum der Elektroautos und an den Sitzpositionen der Elektro-Zweiräder ( d.h. Elektroroller bzw. -motorräder) durchgeführt, während sich die Fahrzeuge auf einem Rollenprüfstand und in vorab festgelegten Betriebszuständen befanden. Die Betriebszustände umfassten das Beschleunigen, das Bremsen sowie das Fahren mit konstanten Geschwindigkeiten gegen verschiedene Lastmomente, um Luftwiderstände, Streckensteigungen und -gefälle zu simulieren. Anschließend wurden Magnetfeldmessdaten während eines Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) aufgezeichnet. Dabei handelt es sich um einen ca. 30-minütigen genormten Fahrzyklus, der ursprünglich für vergleichbare Abgas- und Verbrauchsmessungen festgelegt wurde. Daten für Zweiräder wurden während eines World Motorcycle Test Cycle (WMTC) aufgezeichnet. Die auf dem Prüfstand ermittelten Daten wurden mit Messungen bei Fahrten auf einer abgesperrten, ebenen Teststrecke und bei einer etwa 90-minütigen Fahrt im öffentlichen Straßenverkehr validiert. Anschließend wurden die im Zeitbereich aufgezeichneten Messdaten entsprechend der spektralen Zusammensetzung analysiert und bewertet. Situationen, die basierend auf den Messungen die höchsten Expositionen erwarten ließen, wurden zusätzlich dosimetrisch analysiert. Die betreffenden Expositionssituationen wurden dazu in einer Simulationssoftware nachgebildet. Ziel war die rechentechnische Bestimmung, der im Körper einer exponierten Person hervorgerufenen elektrischen Feldstärken. Hierfür musste vorab die lokale Verteilung der Magnetfeldstärken in der Fahrgastzelle bzw. im Bereich der Sitze der Elektro-Zweiräder bekannt sein. Stellvertretend für die exponierten Personen wurden hochaufgelöste, digitale Menschmodelle eingesetzt, die anatomisch möglichst korrekt waren und Gewebetypen mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften unterschieden. Die Untersuchungen zum Aufladen bei Fahrzeugstillstand berücksichtigten Positionen in und außerhalb der Fahrzeuge. Ebenso wurden die Untersuchungen an Normal- und Schnellladepunkten durchgeführt. Hartschaum-Dummy mit zehn Messsonden im Fond eines Elektroautos Ergebnisse Die Studie stellt nach Kenntnis des BfS die bislang detaillierteste Untersuchung zu Magnetfeldexpositionen in Elektrofahrzeugen dar. Die Messungen wurden in aktuellen, für den deutschen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeugen unter realen Bedingungen im öffentlichen Straßenverkehr sowie auf Teststrecken und Prüfständen durchgeführt. Erstmals wurden auch Zweiräder einbezogen. Die Fahrzeughersteller waren nicht an den Untersuchungen beteiligt. Die Magnetfeldexposition innerhalb der Fahrzeuge war räumlich sehr ungleichmäßig. Hohe Werte traten im Fahrberieb vorrangig im Bereich der Beine auf, während der Oberkörper und der Kopf deutlich weniger exponiert waren. Die Exposition variierte je nach Fahrmanöver: Beim Beschleunigen und Bremsen waren die Werte höher als bei konstantem Fahren. Die maximale Motorleistung der Fahrzeuge hing nicht systematisch mit der Magnetfeldexposition zusammen. Langzeit-Effektivwerte aus Messungen während Fahrten im realen Straßenverkehr zeigten höhere Werte als die Daten, die während genormter Fahrzyklen auf einem Fahrzeugprüfstand ermittelt wurden. Alle Magnetfeldexpositionen wurde mit den Referenzwerten der EU -Ratsempfehlung und den ICNIRP -2010-Leitlinien verglichen. Bei sanfter Fahrweise lagen die Ausschöpfungen der EU -Referenzwerte meist im niedrigen zweistelligen Prozentbereich. Eine sportliche Fahrweise führte in mehreren Elektrofahrzeugen sowie in einem zu Vergleichszwecken untersuchten Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu Überschreitungen der EU -Referenzwerte. Bei Anwendung der moderneren ICNIRP -2010-Leitlinien ergab sich nur in einem Fall eine Überschreitung. Trotz der kurzfristigen Überschreitungen der Referenzwerte wurden keine Überschreitungen der empfohlenen Höchstwerte für im Körper induzierte elektrische Felder festgestellt. Die während des Ladens innerhalb der Fahrzeuge gemessenen magnetischen Flussdichten waren überwiegend niedriger als die während des Fahrens gemessenen Werte. Gleichstrom-Laden ( DC -Laden) führte, trotz höherer Ladeleistungen, zu geringeren Expositionen als Wechselstrom-Laden ( AC -Laden). Magnetische Flussdichten oberhalb der ICNIRP -Referenzwerte traten nur in unmittelbarer Nähe des Ladekabelsteckers bzw. der Fahrzeugbuchse ( bzw. beim induktiven Laden nahe dem Straßenniveau) unmittelbar neben dem Fahrzeug auf. Neben dem Antriebssystem erzeugen weitere Fahrzeugkomponenten Magnetfelder, z.B. die Sitzheizungen, Fensterheber oder Fahrzeugeinschaltung. In einigen Fällen waren diese Expositionen höher als die durch das Antriebssystem verursachten Felder. In vielen Fahrzeugen traten die höchsten Werte beim Einschalten oder Starten auf. Die mittleren Langzeitwerte in Elektroautos (0,5 bis 2,5 Mikrotesla/ µT ) entsprachen weitgehend denen in etablierten elektrisch angetriebenen Verkehrsmitteln wie Straßenbahnen oder U-Bahnen (2 bis 3 µT ). In doppelstöckigen Zügen wurden auf der oberen Fahrgastebene Werte bis zu 13 µT gemessen, also potenziell höhere Expositionen als in Elektroautos. Stand: 24.11.2025

Physiologische Äquivalente Temperatur (PET) Krefeld

Mit Hilfe dieser Daten wird die wahrgenommene thermische Belastung sichtbar. Somit wird nicht nur deutlich „Wie heiß ist es?“, sondern „Wie belastend fühlt sich das Klima an?“. Es wird ersichtlich welche Orte sich für ein angenehmes thermisches Klima z.B. zum Erholen und Pause machen, eignen. Das Modell zur Berechnung der Physiologischen Äquivalenten Temperatur (Physiological Equivalent Temperature, PET) ist ein umfassendes Konzept zur Bewertung der thermischen Umgebung im Freien und beschreibt näherungsweise die gefühlte Temperatur. Es berücksichtigt wichtige meteorologische Einflussfaktoren wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Strahlung, um den thermischen Komfort für den menschlichen Körper realistisch abzubilden. Die PET repräsentiert eine Temperatur, die den Wärmehaushalt des menschlichen Körpers in einer typischen Innenraumumgebung bei gleichbleibender Körperkern- und Hauttemperatur wiedergibt. Auf diese Weise bietet das Konzept eine intuitive Möglichkeit, die komplexen thermischen Bedingungen im Freien mit den eigenen Erfahrungen im Innenbereich zu vergleichen und verständlich einzuordnen. In den vorliegenden Karten mit PET-Werten für einen typischen Hitzetag werden die thermischen Bedingungen zu verschiedenen Tageszeiten (6 Uhr, 12 Uhr, 16 Uhr, 18 Uhr) anschaulich dargestellt. Die PET-Werte werden in Grad Celsius angezeigt. Es ist zu beachten, dass PET-Berechnungen Näherungswerte sind. Aufgrund der Komplexität der thermischen Umweltbedingungen und der individuellen Unterschiede im Wärmeempfinden kann es in der Realität zu Abweichungen kommen.

Item characteristics of marine litter at the seafloor of the Baltic Sea

Plastic litter items (LI) at the seafloor of the Baltic Sea comprises different polymers. 40 LI were collected within fishery catches by bottom trawling during three cruises in 2020 and 2021 and analysed for their polymer types using attenuated total reflection-Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, performed on a Spotlight 400 FTIR Imaging System (PerkinElmer Inc., Waltham, USA). The resulting spectra were compared against reference spectra databases. Just LI spectra showing correlation factors above 0.90 compared to the reference spectra were included in the evaluation. Polymer type of plastic LI under investigation could be attributed to six different polymer groups: Polyethylene (PE), polyamide (PA), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), polyester (PES) and polyethylene terephthalate (PET). PE was the most frequently identified polymer representing 59% of all plastic items under investigation - followed by PA (17%), PP (12%), PVC (7%) and PES (3%).

Ressortforschungsplan 2023, Neukonzipierung einer für die Öffentlichkeit frei verfügbaren Internetplattform zur Darstellung von Daten aus der anlagen- und betriebsbezogenen Berichterstattung und diffusen Quellen und Integration mit anderen Datenportalen

Aktionspläne zur Reduktion von Emissionen, Automatisierung und Digitalisierung, die zunehmende Anwendung von besten verfügbaren Techniken usw. ziehen tiefgreifende Änderungen im Arbeits- und Lebensumfeld nach sich. Nur eine gut informierte Öffentlichkeit kann sich an solchen Transformationsprozesse aktiv beteiligen und diese mitgestalten. Die EU und Deutschland haben sich mit der Aarhus-Konvention und dem PRTR-Protokoll der UN-ECE als auch im 6. UAP verpflichtet, den Bürgern leicht zugängliche Informationen über den Zustand der Umwelt zur Verfügung zu stellen und auch die Industrie-Emissions-Richtlinie der EU setzt den Fokus auf die Information der Öffentlichkeit. Im Bereich der industriellen Emissionen sowie aus diffusen Quellen definieren internationale, europäische und nationale Vorgaben eine Reihe von Berichtsprozessen, die im Zuge der Novellierungen in europäisches Rechtauch besser miteinander verzahnt werden sollen. Die durch diese Vollzüge dem UBA verfügbaren anlagen- und betriebsbezogenen Daten (PRTR, LCP, EU Registry/IED, MCPD, Kommunalabwasserrichtlinie sollen unter Berücksichtigung weiterer Vorgaben zur Datennutzung des UBA in einer Internetplattform deutschlandweit, berichtsprozessübergreifend, für die Öffentlichkeit frei verfügbar und zielgruppenorientiert neu dargestellt werden. Dabei werden sie miteinander verzahnt, in interaktiven Karten visuell ansprechend dargestellt, in kombinierten Suchen zugänglich gemacht, ausgewertet und mit Hintergrundinformationen versehen. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens 'Analyse des Nutzens und der Wirkung des PRTRs als Instrumentarium zur Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung' werden einbezogen. Gleichzeitig soll die Vernetzung mit anderen bestehenden und im Aufbau begriffenen Umweltdatenportalen und Webseiten im Umweltressort geprüft und verbessert werden (bspw. hinsichtlich Verlinkung, Einbettung o.ä.; bspw. BMUV- und UBA-Webseiten, DzU, Data Cube, Umweltdatenzentrum).

KI unterstützte Kommunikationstechnologien zur dynamischen Optimierung von Mobilität und Energiespeichern zur Frequenzstabilisierung und Energieversorgung, Teilvorhaben SachsenNetze: Konzepterstellung Frequenzstabilisierung aus dem Verteilnetz

Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, Microgrid, entworfen. Im Anschluss werden Mobilitätsalgorithmen für die Nutzung von batterieelektrischen Fahrzeugen als mobile Energiespeicher entwickelt, die temporäre Selbstversorgung von Teilnetzen ermöglichen. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet und anhand des dadurch erarbeiteten Know-hows weiter verbessert. Das übergeordnete Ziel des Projektes DymoBat ist die Entwicklung von marktfähigen Lösungen für die zukünftige Stromnetzverwaltung zur Nutzung von verteilten Energieressourcen auf Basis der Anwendung von 5G-Technologien.

Energieeffizienter emissionsminimierender kombinierter Herstellprozess für Batteriekühlplatten, Teilvorhaben: Presstechnik

Energieeffizienter emissionsminimierender kombinierter Herstellprozess für Batteriekühlplatten, Teilvorhaben: Intelligente Prozessregelung und -überwachung

Energieeffizienter emissionsminimierender kombinierter Herstellprozess für Batteriekühlplatten, Teilvorhaben: Heiztechnik

Elektro-Netz Saar Los 2

2016/2017 wurde das Elektronetz Saar ausgeschrieben, was die Regionalbahnen im Saarland umfasst. Zu dem Netz (Los 2, vlexx) gehört die RB 72 von Saarbrücken über Illingen nach Lebach, welche jedoch nicht durchgehend elektrifiziert ist. Ursprünglich war geplant ein Teil der Flotte der Talent 3 mit einem Akku auszustatten, so dass sie auch ohne Oberleitung elektrisch fahren können. Dafür gab es 2022 Fördermittel vom Bund, ausgehändigt vom damaligen Staatssekretär Oliver Luksic. In der dortigen Pressemitteilung wurde veröffentlicht, dass ab Ende 2025 batterieelektrische Fahrzeuge im Einsatz sind. Jedoch gab es seitdem weder etwas zu hören zu der Umrüstung geschweige denn einem Einsatz. Eingesetzt werden weiterhin die älteren Dieseltriebwagen vom Typ Desiro, welche jedoch kein WLAN, keine Steckdosen, Infomonitore... haben. Was ist jetzt künftig geplant?

Die Induktion des umwelttechnischen Fortschritts durch umweltpolitischen Instrumenteneinsatz

Mit Hilfe von mikrotheoretisch fundierten umweltökonomischen Modellen wird der durch den Einsatz verschiedener umweltpolitischer Instrumente induzierte umwelttechnische Fortschritt modelliert. Interessant sind dabei insbesondere Probleme einer Second Best Welt, bei der neben den zu bekämpfenden Umweltproblemen andere Störungen des allokativen Systems bestehen. Dies können z.B. Spillover Effekte bei der Einführung von Innovationen, Abweichungen zwischen privater und sozialer Diskontrate oder Informationsasymmetrien sein.

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