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Machbarkeitsstudie Deutschlandweite Befragung von Unternehmen zur Klimawandelanpassung

Die Folgen des Klimawandels bergen ökonomische Risiken für Unternehmen. Die physische Klimarisiken - insb. Extremwetterereignisse, veränderte Niederschlagsmuster und erhöhte Durchschnittstemperaturen - können zu Produktionsrückgängen, steigenden Rohstoffkosten und Gebäudeschäden führen. Nach einer aktuellen Studie des Umweltbundesamts berichten nur etwa die Hälfte der DAX-30-Unternehmen zu diesen Risiken. Dabei schätzt allein diese Gruppe die potenziellen Schäden auf einen Gesamtwert von mehreren Milliarden Euro. Über das Risikobewusstsein in anderen Unternehmen, insbesondere KMU, ist wenig bekannt. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine Machbarkeitsstudie für die Befragung von Unternehmen bezüglich Klimarisiken und des Umgangs mit Klimawandelanpassung zu erstellen. Dabei sollen die Möglichkeiten eine repräsentative Erhebung, etwa im Rahmen existierender Unternehmenspanels, eruiert, mögliche Fragenkomplexe entworfen sowie ein handbares Konzept erstellt werden. Auch sollen vergleichbare Erhebungen in anderen OECD-Ländern als Benchmark recherchiert werden. In einer Themenkonferenz im 3. Projektjahr sollen Zwischenergebnisse mit der Zielgruppe diskutiert werden.

HiDALGO - HPC-Exzellenzzentrum für Big-Data-Technologien und globale Herausforderungen auf Höchstleitungsrechnern

CAMELS-DE-1h: hourly hydro-meteorological time series, weather forecasts, and attributes for 1611 catchments in Germany

CAMELS-DE-1h provides a comprehensive and harmonized collection of hydro-meteorological data for 1611 catchments across Germany. The time series data cover the period from 2001 to 2024 and provide measurements of discharge, water level, and meteorological variables in hourly resolution for all catchments. The metorological variables are aggregated to the catchment areas from the gridded data sources RADKLIM-YW and HOSTRADA (DWD) and encompass the variables precipitation, air temperature, humidity, water vapor mixing ratio, global radiation, air pressure, cloud cover, dew point temperature, wind speed, and wind direction. In addition, deterministic and ensemble weather forecasts with a 48-hour lead time, readily processed for all catchments from the ICON-D2 model (DWD), are included for the period 2021 to 2024. The dataset also provides static catchment attributes encompassing topography, soils, land cover, hydrogeology, and human influences. Furthermore, to serve as a baseline for further model development, the dataset includes discharge simulation results from a regionally trained LSTM and a catchment-calibrated HBV (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning) conceptual model. A comprehensive description of the dataset can be found in the accompanying data description paper. Key features of CAMELS-DE-1h: 1. Hydro-meteorological time series data in hourly resolution (2001–2024) 2. Historical deterministic and ensemble weather forecasts from ICON-D2 with a 48-hour lead time (2021–2024) 3. Catchment attributes 4. Benchmark discharge simulation results from an LSTM and the HBV model

Klimasensible Gemeinschaftsverpflegung auf Freizeiten: Entwicklung einer Online-Lösung für Ehrenamtliche zur praktischen deutschlandweiten Umsetzung (Klima-Freizeit)

Zielsetzung: Die Grundidee des Vorhabens ist es, Ehrenamtlichen deutschlandweit die klimabewußte Verpflegungsplanung für Gruppen zu ermöglichen und die klimabewußte Gemeinschaftsverpflegung als didaktisches Element der Freizeitmaßnahmen zu nutzen. Das Ziel des Vorhabens ist es, ehrenamtliche Leiterinnen und Leiter von Freizeit- und Bildungsmaßnahmen in Selbstversorgerhäusern oder an ähnlichen Freizeitstätten in Deutschland zu befähigen und zu motivieren, ihre Freizeit- und Bildungsmaßnahmen insbesondere hinsichtlich der Ernährung mit minimaler Klimawirkung zu planen und umzusetzen. Ein wichtiges Element hierbei ist die regionale saisonale Versorgung. Der räumliche Ausgangspunkt sind Regionen mit einer hohen Selbstversorgerhaus-Betten-Dichte. Auch soll klimafreundliche Ernährung als als integraler Programmbestandteil der Freizeitmaßnahmen genutzt werden. Adressaten (Nutzer) des Vorhabens sind in erster Linie Ehrenamtliche und deren (Dach-) Organisationen, die Ferienfreizeiten und ähnliche Veranstaltungen anbieten. Darüber hinaus sind Betreiber von Selbstversorger-Freizeitheimen und Reiseanbieter von Gruppenreisen weitere potentielle Adressaten. Wenn es gelingt, vorteilhafte Aspekte der Nachhaltigkeitsentwicklung wie Regionalität und Klimaschutz mit den Notwendigkeiten der Freizeitorganisation zu verbinden, können sowohl umweltschonende als auch pädagogische Ziele parallel verfolgt werden. Dies ist Gegenstand des vorgeschlagenen Vorhabens. Der Vorhabensvorschlag fokussiert auf die Ergänzung des bestehenden DEATER.info-Tools um die Klima-Berechnungsfunktionalität. Aus Sicht der Antragsteller besteht für die Nutzer (Ehrenamtliche) kein weiterer Bedarf an separaten Tools wie NAHGAST und KlimaTeller. Diese Tools bieten einen Zusatznutzen für sehr interessierte Personen, verfügen jedoch nicht über eine Wochenplanungsfunktion und vor allem auch nicht über Rezeptvorschläge für Frühstück und Abendessen. Die Motivation der Ehrenamtlichen zur Nutzung von DEATER.info ist primär eine Freizeit-Verpflegungsplanung (Wochenplanung), die durch das vorgeschlagene Vorhabens klima- und handlungsorientiert ergänzt werden soll. Der hier vorgeschlagene Ansatz ergänzt die heute bereits verfügbare und stark nachgefragte Basisfunktionalität „GV-Speiseplanung“ um Klimaeffekte und eröffnet so zusätzliche Handlungs- und Bildungsmöglichkeiten für Ehrenamtliche. Die Ehrenamtlichen werden durch ein attraktives Online-Portal zur Rezeptauswahl und Essenszubereitung bei den notwendigen Schritten zur Gemeinschaftsverpflegung unterstützt und gleichzeitig durch einen „mitlaufenden“ Klimarechner für die Klimawirkung ihrer Planungen sensibilisiert. Schon während der Planungsphase können besonders klimafreundliche Gerichte erkannt und ausgewählt werden. Eine Treibhausgas (THG)-„Lowscore“-Liste im Netz dient dem Vergleich und Benchmarking verschiedener Verpflegungsplanungen auf Basis der Einheit „g THG-Emission pro Person und Verpflegungstag“. Die täglichen Essensplan-Aushänge werden mit QR-Codes mit Klima- und Hintergrunddaten verknüpft, um interessierte Teilnehmer und Teilnehmerinnen weitergehend zu informieren. Darüber hinaus kann während der Freizeitmaßnahme gemeinsam mit Teilnehmenden in Form von Workshops klimafreundliche Entscheidungen bei der Zutaten- und Zubereitungswahl geübt werden wie z. B. Koch-Workshops zur Resteverwertung oder selbstkreierte Mahlzeiten mit (online abzurufenden) „Klima-Preisschild“. Der Schwerpunkt der Ehrenamtlichen-Unterstützung liegt auf der Entwicklung klimafreundlicher (Ernährungs-)Angebote. Die regionale Beschaffung bildet dabei eine Untermenge der klimafreundlichen Lösungen. Oft ist bereits die Umstellung der Ernährungsform (z. B. vegetarisch statt Mischkost) aus Klimasicht erheblich wirksamer als die Umstellung der Bezugsquelle. (Text gekürzt)

Energetische Querschnittserhebung deutscher Theaterspielstätten und Monitoring des Opern- und Schauspielhauses Köln mit Schwerpunkt Komfortuntersuchungen

Vorhabenziel: Das Forschungsprojekt bearbeitet zwei Schwerpunkte: Die energetische Querschnittsanalyse von deutschen Theaterspielstätten und das Intensivmonitoring des denkmalgeschützten, aktuell in Sanierung befindlichen Opern- und Schauspielhauses Köln nach seiner Wiedereröffnung 2015. Ziel ist die Analyse von 10- 15 charakteristischen Gebäuden für ein Benchmarking der durch ihre Frequentierung stark öffentlich wahrgenommenen Theaterspielstätten. Detaillierte vergleichende Angaben zu Energiekennwerten, Wirtschaftlichkeit, Lebenszykluskosten und Nutzerzufriedenheit wurden für den Gebäudetypus bislang nicht erhoben, diese erfasst das Forschungsprojekt u.a. mit dem Schwerpunkt Komfortuntersuchung im Monitoring. Arbeitsplanung: Für die energetischen Querschnittsanalysen werden Berechnungen mit den Bilanzierungswerkzeugen TEK-Tool und EnerCalc, sowie Kurzzeitmessungen und Nutzerbefragungen durchgeführt. Für das Intensivmonitoring des Opern- und Schauspielhauses wird ein Messkonzept erarbeitet, welches in Phase 2 mit Messungen, Nutzerbefragung, Auswertungen und Optimierungen umgesetzt wird. Ein mögliches Überführen in ein Langzeitmonitoring wird vorbereitet. Geplante Ergebnisverwertung: Das im Forschungsprojekt erarbeitete Energie-Benchmarking für den Gebäudetypus Theaterspielstätten ermöglicht den Häusern eine Positionierung im Bereich Energie und die Identifizierung von Hochverbrauchern. Die erarbeiteten Kennwerte des Gebäudetypus Theaterspielstätten sollen über den Normenausschuss die Nutzungsrandbedingungen für Theater- und Veranstaltungsbauten der DIN 18599 weiter optimieren helfen. Die erfassten Daten erweitern die EnOB-Datenbank um Theaterspielstätten. In die Forschungsarbeiten werden Studierende einbezogen, ein fachübergreifendes Studienmodul 'Optimierung von Sanierungskonzepten mittels Monitoring' wird entwickelt. Die Bilanzierungswerkzeuge TEK und EnerCalc werden über die Lehre weiter verbreitet und die den Entwicklern gespiegelten Erfahrungen mit TEK helfen die Werkzeuge weiter zu optimieren.

Windanalyse in der mittleren Atmosphäre mittels nächtlicher RMR-Lidar-Messungen in mittleren Breiten in Kühlungsborn (AMUN)

Der horizontale Wind nimmt eine Schlüsselrolle in der Dynamik der Atmosphäre ein. Insbesondere beeinflusst er die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen und thermischen Gezeiten in der mittleren Atmosphäre. Simultane Wind- und Temperaturmessungen bieten dabei die einzigartige Möglichkeit, sowohl kinetische als auch potentielle Energiedichten der Schwerewellen zu berechnen, aus denen wiederum intrinsische Wellenparameter ableitbar sind. Windmessungen in der mittleren Atmosphäre sind jedoch insbesondere im Höhenbereich zwischen 35 und 75 km sehr selten, da hier weder Radiosonden noch Radars Daten liefern und Wind-Radiometer bzw. Satelliten keine für die Untersuchung von Schwerewellen ausreichend große Genauigkeit und Auflösung haben. Deshalb wollen wir in Kühlungsborn/Deutschland (54° N, 12° O) ein neues Lidar aufbauen, mit dem bei gekippten Teleskopen der Horizontalwind aus der Dopplerverschiebung der Rayleigh-Rückstreuung bestimmt werden kann. Neben der Erstellung einer Wind-Klimatologie steht vor allem die Untersuchung der Ausbreitung von Trägheitsschwerewellen in der mittleren Atmosphäre im Vordergrund. Dazu werden wir u.a. horizontale und vertikale Impulsflüsse und die Höhe des Impulsübertrags an die Hintergrundatmosphäre bestimmen. Diese für die Energiebilanz der Atmosphäre wesentlichen Parameter liefern wichtige Vergleichsgrößen für Zirkulationsmodelle. Ferner werden wir intrinsische Welleneigenschaften aus Wind-Hodographen analysieren, die für andere bodengebundene Messsysteme in der Regel nicht zugänglich sind. Unter Einbeziehung des lokalen Hintergrundwindes sollen aufwärts und abwärts propagierende Schwerewellen eindeutig getrennt und quantifiziert werden. Die Analysen werden insgesamt unser Verständnis der vertikalen Kopplung und der zu Grunde liegenden Zirkulation in der mittleren Atmosphäre deutlich verbessern. Das neue Lidarsystem ergänzt ein in Nordnorwegen am ALOMAR-Observatorium (69° N, 16° O) vorhandenes Windlidar, welches ebenfalls vom IAP betrieben wird. In diesem Projekt wird die dabei erworbene Expertise genutzt, um die Entwicklungsrisiken für das neue Lidar zu minimieren und schwerpunktmäßig Windmessungen in der mittleren Atmosphäre durchzuführen und zu interpretieren.

Holistische Entwicklung einer vernetzten Toolchain für Druckbehälter aus thermoplastischem faserverstärktem Kunststoff, Teilvorhaben: Validierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Quantenalgorithmenentwicklung, Benchmarking und Ressourcenabschätzung für Materialsimulation mit Anwendervorteilen auf NISQ Quantencomputern, Teilvorhaben: Weiterentwicklung von hybriden quanten-klassischen Simulationsmethoden zur Erzielung eines Quantenvorteils

System zur Minimierung des PUE durch Anwendung von Retrofit-Technologien in Kälte-Systemen von Rechenzentren, Teilvorhaben: Aufbau und Anwendung der KI-Plattform 'Digitaler Zwilling'

Innerhalb versorgungstechnischer Systeme (z. B. Kälteerzeugungssystemen) interagieren verschiedene Energiewandlungstechnologien, die häufig über dezentrale Regelungslogiken gesteuert werden. Deren mangelnde Abstimmung führt zu einem ineffizienten Betrieb der Gesamtsysteme. Den Verantwortlichen sind die Ineffizienzen durch falsche oder starre Sollwerte und Dimensionierungen oft nicht bewusst. Die Komplexität der Zusammenhänge und sich ständig verändernde Einflussfaktoren erschweren zusätzlich das Benchmarking und die Dimensionierung der Komponenten. Im geplanten Forschungsvorhaben wird eine KI-gestützte Optimierungslösung für Kälteanlagen aufgebaut, um eine modellgestützte Bewertung und Entscheidungshilfe für Retrofitmaßnahmen zu entwickeln. Diese Entscheidungshilfe ermöglicht die Analyse und Effizienzsteigerung der Komponenten in Abhängigkeit von den tatsächlichen Betriebsregimen der Anlagen. Entscheidungsvariablen, die im EISKIG-Vorhaben unveränderliche Parameter waren, werden nun optimiert (z. B. maximale Anlagenleistung, zulässige Betriebspunkte). Der Fokus dieses Projekts liegt ausschließlich auf der Versorgungstechnik von Rechenzentren. Zu Beginn wird der IST-Zustand des Energiesystems der Kälteversorgung im Rechenzentrum der Anwendungspartner mittels eines 'Digitalen Zwillings' beschrieben und untersucht. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf folgende Energiewandlungskomponenten der Kälteerzeugung: Pumpen, Kompressionskältemaschinen, Wärmeübertrager, Ventile, Rückkühlwerke/Kühltürme (nass, trocken, adiabat), Wärmeübergabestationen. Mit dem digitalen Zwilling lassen sich verschiedene Retrofit-Maßnahmen simulieren und hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Emissionsminderung durch Energiekosteneinsparungen bewerten. Die Anwendungspartner erhalten auf dieser Basis Handlungsempfehlungen für wirtschaftlich umsetzbare Retrofit-Maßnahmen, einschließlich der Gegenüberstellung der IST-Situation mit branchenüblichen Durchschnittswerten.

System zur Minimierung des PUE durch Anwendung von Retrofit-Technologien in Kälte-Systemen von Rechenzentren, Teilvorhaben: Kältesystemanalyse und Begleitforschung

Innerhalb versorgungstechnischer Systeme (z. B. Kälteerzeugungssystemen) interagieren verschiedene Energiewandlungstechnologien, die häufig über dezentrale Regelungslogiken gesteuert werden. Deren mangelnde Abstimmung führt zu einem ineffizienten Betrieb der Gesamtsysteme. Den Verantwortlichen sind die Ineffizienzen durch falsche oder starre Sollwerte und Dimensionierungen oft nicht bewusst. Die Komplexität der Zusammenhänge und sich ständig verändernde Einflussfaktoren erschweren zusätzlich das Benchmarking und die Dimensionierung der Komponenten. Im geplanten Forschungsvorhaben wird eine KI-gestützte Optimierungslösung für Kälteanlagen aufgebaut, um eine modellgestützte Bewertung und Entscheidungshilfe für Retrofitmaßnahmen zu entwickeln. Diese Entscheidungshilfe ermöglicht die Analyse und Effizienzsteigerung der Komponenten in Abhängigkeit von den tatsächlichen Betriebsregimen der Anlagen. Entscheidungsvariablen, die im EISKIG-Vorhaben unveränderliche Parameter waren, werden nun optimiert (z. B. maximale Anlagenleistung, zulässige Betriebspunkte). Der Fokus dieses Projekts liegt ausschließlich auf der Versorgungstechnik von Rechenzentren. Zu Beginn wird der IST-Zustand des Energiesystems der Kälteversorgung im Rechenzentrum der Anwendungspartner mittels eines 'Digitalen Zwillings' beschrieben und untersucht. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf folgende Energiewandlungskomponenten der Kälteerzeugung: Pumpen, Kompressionskältemaschinen, Wärmeübertrager, Ventile, Rückkühlwerke/Kühltürme (nass, trocken, adiabat), Wärmeübergabestationen. Mit dem digitalen Zwilling lassen sich verschiedene Retrofit-Maßnahmen simulieren und hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Emissionsminderung durch Energiekosteneinsparungen bewerten. Die Anwendungspartner erhalten auf dieser Basis Handlungsempfehlungen für wirtschaftlich umsetzbare Retrofit-Maßnahmen, einschließlich der Gegenüberstellung der IST-Situation mit branchenüblichen Durchschnittswerten.

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