Um dem Klimawandel zu begegnen, ist das Ziel, die Technologie für eine stabile, sichere und CO2-neutrale Energieversorgung einer mittelgroßen Stadt am Beispiel von Herzogenrath, inklusive der Industriebetriebe sowie neuen Prosumern in der Stadt, durch dezentrale PV-Anlagen, dezentrale Wärmepumpen und Elektromobilität zu entwickeln. Hierzu sollen digitale Zwillinge des Energiesystems von Herzogenrath und der Industriebetriebe wie des Sandbergwerks und des Klärwerks erstellt werden, sodass deren sicherer Betrieb und CO2-neutrale Energieversorgung gewährleistet und durch Ausnutzung der Sektorenkopplung stabil und sicher betrieben sowie auf geringste Energiekosten optimiert werden kann. Durch niedrige Energiekosten werden die Industriebetriebe wirtschaftlich gestärkt und Haushalte zu sozialverträglichen Preisen versorgt. Das Teilprojekt 'Vermarktungsmöglichkeiten in den Energiemärkten' stellt die Schnittstelle zwischen den anderen Teilprojekten aus dem Gesamtvorhaben 'Energiepark Herzogenrath' dar. Die Dynamiken auf den Energiemärkten sorgen für laufend neue Anforderungen an die Marktteilnehmenden sowie für neue Vermarktungsmöglichkeiten der Produkte Strom, Wärme, Sauerstoff und Wasserstoff in Herzogenrath. Es werden nicht nur die wesentlichen Einflussfaktoren im Energiemarkt und die Vermarktungskanäle in Herzogenrath identifiziert, sondern auch Teilmodule für den Aufbau eines Energiemarktmodells entwickelt. In diesem Zusammenhang werden die energiewirtschaftlichen Anforderungen laufend aktualisiert, sodass mithilfe dieser Teilmodule, welche die Vermarktungsmöglichkeiten dynamisch abbilden und in das Gesamtmodell implementiert werden, aus den lokalen Optima das globale Optimum für Herzogenrath ermittelt werden kann.
Auf Grund ihrer Bedeutung für die Anpassung der Wälder an Umweltänderungen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen ist die Naturverjüngung zu einem Schwerpunkt der ökologischen Waldforschung geworden. Trotz der jüngsten technologischen Entwicklungen bleibt dies eine große Herausforderung. Insbesondere sehr kleine Pflanzen mit einer Höhe von weniger als 1,30 m und entsprechend kleinen Durchmessern sind mit photogrammetrischen Methoden schwer zu identifizieren. Manuelle Inventurmethoden, wie z. B. die klassische Vollinventur sind aber arbeitsintensiv und zu teuer, um sie auf großen Flächen anzuwenden. Das Projekt möchte dazu beitragen, dieses Problem zu lösen, in dem es ein Simulationswerkzeug zur Rekonstruktion von Punktmustern vorstellt und seine Qualität systematisch untersucht. Es basiert auf einem Forschungsansatz der drei Arbeitsschritte umfasst (1) die Erfassung der räumlichen Daten aller Bäume einschließlich der Verjüngung auf einer kleinen Teilfläche (= Referenzfläche), (2) die Erfassung des Oberstandes im gesamten Bestand (=Untersuchungsfläche) und (3) die Rekonstruktion der Verjüngung im gesamten Untersuchungsgebiet, wobei davon ausgegangen wird, dass überall die gleichen Beziehungen zwischen den Bäumen des Oberstandes und der Verjüngung wie in der Referenzfläche bestehen. Dieser Ansatz erlaubt es, die heutigen logistischen Möglichkeiten zu kombinieren: (a) die manuelle Erfassung der Verjüngung auf kleiner Fläche ist machbar, und (b) die Inventur des Oberstandes mit modernen Fernerkundungs- oder photogrammetrischen Methoden ist relativ einfach und weniger arbeitsintensiv. Indem das Projekt einen vorhanden und in den Forstwissenschaften bekannten Datensatz nutzt (Trainingsgrundlage wird der Datensatz des saisonalen tropischen Regenwaldes der Insel Barro Colorado (BCI) in Panama sein), kann es sich auf Schritt (3) beschränken. Ziel ist es systematisch zu untersuchen, welchen Einfluss eine höhere Strukturvielfalt und das Größenverhältnis von Referenz- und Prädiktionsflächen (= die gesamte Untersuchungsfläche) auf die Ergebnisse der Punktmuster-Rekonstruktion von Verjüngungspflanzen (=Unterstand) hat und welche räumlichen Statistiken besonders geeignet sind, diesen Einfluss quantitativ oder qualitativ zu bewerten. Die numerischen Methoden werden in einem dokumentierten R-Skript (bzw. R-Package) als zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die Waldökologie und die forstliche Praxis zur Verfügung gestellt.
Die Demokratisierung der Energiewende ist hinsichtlich der Komplexität der organisationalen und prozeduralen Fragen ein 'wicked problem', dennoch gibt es umfangreiches empirisches Wissen und ein breites politisches Instrumentarium hinsichtlich der Förderung von Akzeptanz, Teilhabe und Aneignung von Erneuerbare Energie-Projekten. Wenig erforscht hingegen ist die Rolle von technischen Kompetenzen, von Offenheit - nicht nur des Prozesses, sondern der Technologie selbst - und von der Qualität der Mensch-Technik-Beziehungen für die soziale Nachhaltigkeit von Technologien der Energiewende. Dieser Frage will sich das vorliegende Vorhaben mit dem Fokus auf Open Source Hardware widmen. Die Open Source Hardware-Bewegung hat sich zum Ziel gesetzt, eine nachhaltige Entwicklung und Anwendung von Technologien zu ermöglichen, indem sie Baupläne von technischen Komponenten, Produkten und Systemen öffentlich zugänglich macht und hierbei auf leicht nachbaubare technische Lösungen mit gut verfügbaren Komponenten setzt. Mit diesem Vorhaben wollen wir die folgenden Fragestellungen adressieren: - Welche Open Source Hardware-Lösungen für dezentrale Energieversorgung finden sich bereits? Wie sind diese aus sozio-technischer Sicht und in ihrem Potential für eine gerechte Energiewende zu bewerten und für die weitere Forschung und Entwicklung zu systematisieren? - Wie können Open Source Hardware-Lösungen unter Berücksichtigung verschiedener technologischer Konzepte und Kreislaufaspekte sowie unterschiedlicher Anwendungs- und Nutzungsszenarien weiterentwickelt werden, und welche Wirkungen erzielen sie in der praktischen Anwendung zur Energieversorgung im Alltag? - Wie können Open Source Hardware-Lösungen für dezentrale Energieversorgung besser verbreitet und skaliert werden? - Ist es möglich Open Hardware-Lösungen so vorzubereiten, dass sie weitgehend ohne technische Vorkenntnisse nutzbar sind? Welche technischen Systeme können nur mit Hilfe oder durch Fachkräfte aufgebaut werden?