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Energie- und Wasserverbräuche kommunaler Schulen (WMS Dienst)

In der Karte werden die Verbrauchswerte für Strom, Wärme und Wasser an den Dresdner Schulen bzw. Schulkomplexen angezeigt. Der Wärmeverbrauch ist nicht witterungsbereinigt. Das Ziel der Bereitstellung der Daten ist es, den Verbrauch öffentlicher Einrichtungen am Beispiel von Schulen mit ihrem Bedarf an Energie und Wasser zu verdeutlichen. Dies kann für den Unterricht in der Auseinandersetzung zum Thema Nachhaltigkeit von Interesse sein. Die Nutzer der Gebäude sollen damit besser in die Lage versetzt sein, sich über die Veröffentlichung von vorliegenden realen Werten mit dem ökologischen Fußabdruck einer Schule auseinanderzusetzen. Die Werte einzelner Schulen sind nur bedingt untereinander vergleichbar, da der Energieverbrauch von der Größe und Art des Gebäudes sowie der Anzahl der Schüler abhängt. Die Werte geben einen beschränkten Einblick in den Verbrauch, da sie nur je Schulareal vorliegen. Befindet sich auf einem Grundstück lediglich eine Schule, besitzen die Werte einen hohen Aussagewert zur Schule. Liegen jedoch beispielsweise zwei Schulen auf einem Grundstück oder hat eine Schule verteilte Standorten kann nur begrenzt Rückschluss auf die einzelnen Schulgebäude gezogen werden. Die Daten werden aus dem Energiemanagementsystem im Amt für Hochbau und Immobilienverwaltung der Landeshauptstadt Dresden abgerufen und stammen im Wesentlichen aus Vertragsabrechnungen mit dem Versorger sowie eigenen Zählerstand-Ablesungen. Es handelt sich bei den Verbrauchswerten für Wärme um Nutzenergie in MWh. Diese werden unabhängig vom Energieträger angegeben und somit sind z.B. Wandlungsverluste nicht abgebildet. Daten aus Vertragsabrechnungen liegen auf Grund des rollierenden Abrechnungssystems des Versorgers in der Regel 1-2 Jahre nach dem Abrechnungsjahr vor. Eigene Zählerstand-Ablesungen werden in der Regel quartalsweise in das Energiemanagementsystem eingepflegt. Eine detaillierte Aufschlüsselung der Verbräuche auf die einzelnen Gebäude kann bei Bedarf beim Sachgebiet Energie- und Wasserwirtschaft angefragt werden. Über das Open-Data-Portal der Landeshauptstadt Dresden können zudem die Rohdaten eingesehen werden. Die Datenbereitstellung wurde im Rahmen des Europäischen Projektes MAtchUP (www.dresden.de/matchup) ermöglicht.

Enabling green COmputing and DIGItal Transformation, Teilvorhaben: Enabling Green Edge Computing

Nachhaltige Kälte- und Wärmeversorgung urbaner Räume mittels Fernkälte- bzw. Fernwärmenetzen unter dem Einsatz energieeffizienter und HFKW-freier Techniken

Durch den Klimawandel steigt der Bedarf an Komfortklimakälte auch in Deutschland stetig an. Viele Bestandsgebäude werden mit Klimatechnik auf- oder nachgerüstet, Neubauten im Nichtwohngebäudebereich werden selten ohne maschinelle Klimatisierung errichtet. Der Bedarf wird meist gebäudeindividuell ermittelt und die entsprechende Technik installiert. Durch den Anschluss an ein Fernkältenetz entfallen wesentliche Komponenten wie Kältemaschine(n) und Rückkühlwerk, was nicht nur den Raum zur Aufstellung dieser einspart, sondern die Kunden auch von der Einhaltung der damit verbundenen Verordnungen (z.B. 42. BImSchV, F-Gas-V) befreit. Ähnliches gilt analog für Fernwärmenetze. Durch die zentrale Bereitstellung von Kaltwasser ergeben sich mehrere positive Umwelt- und Wirtschaftlichkeitseffekte: Der aggregierte Energiebedarf ist abzüglich der Leitungsverluste ca. 40-50% niedriger gegenüber der gebäudeindividuellen Lösung. Die Spitzenlast eines Fernkältenetzes ist niedriger als die der Gebäude mit eigenem System aufsummiert, dementsprechend fällt die installierte Leistung niedriger aus (Ressourcen- und Investitionskostenersparnis). Lastverschiebungen durch Eisspeicher sind in zentralen Einrichtungen mit dem nötigen Fachpersonal einfacher und effizienter zu betreiben als in den einzelnen Gebäuden. Weiterhin sind in Fernkältezentralen oftmals verschiedene Techniken zur Deckung des Kältebedarfs (Kompressionskälte, Absorptionskälte, Nutzung von natürlicher Kälte (Flüsse, Stadtbäche, Seen, Brunnenkühlung)) installiert, die je nach Situation nahe am optimalen Betriebspunkt eingesetzt werden können. Die Hürden, Kältemaschinen mit umweltfreundlichen natürlichen Kältemitteln wie z.B. Ammoniak und Kohlenwasserstoffe einzusetzen, sind in Fernkältezentralen deutlich niedriger als in den Einzelgebäuden (insbesondere im Bestand).

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Keramikherstellung mittels 3D-Druck und Charakterisierung

Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Die Energiewende ist möglich - Für eine neue Energiepolitik der Kommunen

Eine oekologische Energiepolitik ist nur bei einer weitgehenden Autonomie der Kommunen moeglich. Das ist die Hauptthese der Folgestudie der 1980 erschienenen 'Energiewende' des Oeko-Instituts. Wurde damals nachgewiesen, dass sich bis ins Jahr 2030 etwa 50 Prozent der Energie (1980) einsparen laesst, so zeigt die neue Studie, wie dies zu erreichen ist: Strom- sowie Waermeproduktion muessen dezentralisiert werden. Die Aufsicht ueber die Energiewirtschaft, das Energierecht und die Tarifgestaltung beduerfen einer Aenderung.

Die Auswirkungen von Innentemperatur und kühlen Dächern auf die Ernährungssicherheit und das Verhalten gefährdeter Bevölkerungsgruppen im ländlichen Burkina Faso

Der Anstieg der globalen Temperaturen und extremer Hitze haben erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und das sozioökonomische Wohlergehen von Menschen, wobei einkommensschwache Länder besonders betroffen sind. Ländliche Regionen in diesen Ländern sind besonders gefährdet, da sie weniger Anpassungsmöglichkeiten haben. Besonders benachteiligte Gruppen wie arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit gesundheitlichen Vorbelastungen sind häufig eingeschränkt im Zugang zu Ressourcen, Bildung und Gesundheitsversorgung, was ihre Anpassungsfähigkeit an extreme Hitze erheblich einschränkt. Da Menschen viel Zeit in Innenräumen verbringen, ist die Senkung der Innentemperaturen eine zentrale Anpassungsstrategie gegen Hitzestress, da sie dem Körper ermöglicht, sich von hoher Außentemperaturen zu erholen. Studien zeigen, dass niedrigere Innentemperaturen die Ernährungssicherheit, Gesundheit, das Sozialverhalten und die kognitive Leistung fördern. Energieintensive Maßnahmen wie Klimaanlagen erhöhen jedoch den Energiebedarf und Emissionen und sind in ressourcenarmen, ländlichen Gebieten im Globalen Süden oft nicht realisierbar. Passive Kühltechniken, wie kühle Dächer, bieten eine kostengünstige Möglichkeit zur Senkung der Innentemperatur und können Ernährungssicherheit, Gesundheit und Wohlstand verbessern. Die Auswirkungen dieser Technologien sind jedoch weitgehend unerforscht. Um diese Wissenslücke zu schließen, verwenden wir umfassende Haushalts- und Individualdaten aus einer geclusterten randomisierten Kontrollstudie (cRCT) und feinkörnige Daten zu Innen- und Außentemperaturen, die Kausalität identifizieren lassen. Aufbauend auf einem DFG-geförderten Forschungsprogramm zu öffentlicher Gesundheit soll unsere Studie empirische Belege für die kausalen Auswirkungen von Innentemperaturen und passiven Kühltechniken auf Ernährungssicherheit, innerfamiliäre Spannungen, Humankapitalentwicklung und psychische Gesundheit liefern. Diese Themen sind sowohl wissenschaftlich relevant als auch grundlegend für das unmittelbare und langfristige Wohlbefinden, insbesondere in Ländern mit niedrigem Einkommen. Da sie miteinander verknüpft sind und sich gegenseitig verstärken, sind sie für das Verständnis der breiteren Entwicklungs- und Gesundheitsergebnisse von wesentlicher Bedeutung. Zudem werden wir die potenziellen Mechanismen, die den Einflüssen der Innentemperatur und passiven Kühlstrategien auf das Wohlergehen und Verhalten von fünf gefährdeten Gruppen (arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit psychischen Erkrankungen) zugrunde liegen, identifizieren und prüfen. Dieser Ansatz ist nicht nur entscheidend für die Quantifizierung der verschiedenen Auswirkungen der Innentemperaturen auf gefährdete Gruppen, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung gezielter Interventionen und Anpassungsstrategien im Kontext des Klimawandels.

Energierückgewinnung mittels Drucktauscher bei einer Umkehr-Osmose-Einheit zur Meerwasserentsalzung

Durch den Einsatz eines neuartigen Energierückgewinnungssystems, das sich seit Jahren im robusten Alltagsbetrieb des deutschen Bergbaus bewährt hat, in einer Meerwasserentsalzungsanlage mit Umkehrosmoseeinheit kann der spezifische Energiebedarf um rd. 20 Prozent bezogen auf das erzeugte Frischwasser reduziert werden. Die Mehrkosten für dieses Energierückgewinnungssystem werden innerhalb von rund vier Jahren kompensiert.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Design, Entwicklung und Bau der Demonstrator Einheit

Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Energieeffizienz und Flexibilität in Schwimmbädern, Teilvorhaben: Analyse der Wechselwirkungen zwischen Luftführung und Energiebedarf

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