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Integriertes und an Raum-Zeit-Messungsskalen angepasstes Global Random Walk - Modell für reaktiven Transport im Grundwasser

Das Projekt "Integriertes und an Raum-Zeit-Messungsskalen angepasstes Global Random Walk - Modell für reaktiven Transport im Grundwasser" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Erlangen-Nürnberg, Fachbereich IV - Fach Mathematik, Lehrstuhl für Angewandte Mathematik I.Zur Lösung von Fluss- und reaktiven Transportgleichungen in heterogenen Grundwassersystemen werden neue Global Random Walk (GRW) Algorithmen entwickelt und implementiert, die stabil und frei von numerischer Diffusion sind. Um das Auftreten von Interpolationsfehlern zu vermeiden, wird ein integriertes GRW-Lösungsverfahren entwickelt, das Geschwindigkeiten und Konzentrationen auf dem selben regulären Gitter berechnet. Wir nutzen grobkörnige (engl. Coarse grained) (CG) Mittelwerte in Raum und Zeit über die Trajektorien der berechneten Partikel, die die Konzentrationen der reaktiven chemischen Spezies in den GRWSimulationen beschreiben. Diese werden genutzt, um eine kontinuierliche Beschreibung der Transportprozesse zu erhalten. Nachdem die Mittelungsprozedur die Variation der simulierten Konzentrationen reduziert, genügt eine relativ kleine Anzahl von Monte Carlo - Simulationen, um die statistischen Kennzahlen zu gewinnen, und gleichzeitig der Auswirkung der Raum-Zeit-Skalen der hydrologischen Beobachtungen Rechnung zu tragen. Des weiteren können lokale Bilanzgleichungen für die CG Raum-Zeit-Mittel genutzt werden, um die hochskalierten Diffusionskoeffizienten und Reaktionsterme zu berechnen.

Entwicklung eines kosteneffizienten Perowskit-Heterojunction-Tandemprozess im industriellen Umfeld, Teilvorhaben: Schichtabscheidung, Simulation und Verlustanalysen für die Perowskit-Heterojunction-Tandemprozessentwicklung

Das Projekt "Entwicklung eines kosteneffizienten Perowskit-Heterojunction-Tandemprozess im industriellen Umfeld, Teilvorhaben: Schichtabscheidung, Simulation und Verlustanalysen für die Perowskit-Heterojunction-Tandemprozessentwicklung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Angewandte Physik.Das Ziel des Teilvorhaben 'Schichtabscheidung, Simulation und Verlustanalysen für die Perowskit-Heterojunction-Tandemprozessesentwicklung' des Instituts für Angewandte Physik (IAP) der technischen Universität Bergakademie Freiberg ist es, die Perowskit-Siizium-Tandemsolarzellen(PVST)-entwicklung durch Verlustanalysen zu unterstützen und zu beschleunigen. Dies soll das Projektziel von 26% effizienten Tandemsolarzellen und damit eines 450W Solarmoduls ermöglichen. Dafür wird die Schicht- und Gesamtzellentwicklung durch detaillierte Charakterisierung am IAP begleitet, welches die Grundlage für Eingangsgrößen in die numerische, optische und elektrische Simulation bildet. Durch diese Simulationen werden im Projektverlauf kontinuierlich Verlustanalysen erstellt, die die Entwicklung steuern und beschleunigen können. Zu Beginn wird die Silizium-Bottomzelle für den Tandembetrieb näher untersucht und weiterentwickelt und darauffolgend die Perowskitsolarzelle. Für die Perowskitsolarzelle entwickelt das IAP eine angepasste Zinnoxidschicht mittels Atomlagenabscheidung und trägt damit zur Realisierung der Tandemzelle im Projekt bei.

Starkregenereignisse im Mittelmeergebiet: Der Einfluss der Ensemble-basierenden Assimilation von thermodynamischen Profilen auf die Analysen und Vorhersagen des prä-konvektiven Zustands, der Auslösung von Konvektion und der probabilistischen, quantitativen Niederschlagsvorhersage

Das Projekt "Starkregenereignisse im Mittelmeergebiet: Der Einfluss der Ensemble-basierenden Assimilation von thermodynamischen Profilen auf die Analysen und Vorhersagen des prä-konvektiven Zustands, der Auslösung von Konvektion und der probabilistischen, quantitativen Niederschlagsvorhersage" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Am Projekt Water vapour Lidar Network Assimilation (WaLiNeAs) sind mehrere Forschungsinstitute in ganz Europa beteiligt. Ihr Fachwissen wird kombiniert, um einen Einblick in das Potenzial eines Netzwerks thermodynamischer Lidar-Systeme für die probabilistische quantitative Niederschlagsvorhersage (PrQPF) von Starkniederschlagsereignissen (HPEs) im Mittelmeerraum zu gewinnen. Das Beobachtungsnetz WaLiNeAs wird ab Anfang September 2022 für drei Monate aufgebaut und betrieben.Dieser Vorschlag zielt darauf ab, sich dem einzigartigen WaLiNeAs-Projekt anzuschließen und mit seinem Forschungsteam in Bezug auf die Durchführung thermodynamischer Messungen mit dem Atmospheric Raman Temperature and Humidity Sounder (ARTHUS) des Instituts für Physik und Meteorologie (IPM) an der Universität Hohenheim zusammenzuarbeiten. Darüber hinaus werden die WaLiNeAs-Messungen für hochqualitative Datenassimilationsstudien in Bezug auf ihren Einfluss auf die Vorhersage der präkonvektiven Umgebung, der Auslösung von hochreichender Konvektion und der HPEs eingesetzt.Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ist es, die folgenden Hypothesen zu untersuchen:Eine genauere Darstellung der präkonvektiven Umgebung im Mittelmeer durch ein Netzwerk thermodynamischer Raman-Lidar-Systeme wird zu 1) einer genaueren Initialisierung und Simulation der präkonvektiven Umgebung sowie der Auslösung von Konvektion sowie 2) zu einer Verbesserung der PrQPF führen.Während der WaLiNeAs-Kampagne werden sechs autonome Wasserdampf-Raman-Lidar-Systeme für kontinuierliche Messungen während der intensiven Beobachtungsperioden (IOPs) eingesetzt. Alle ihre Daten werden in Echtzeit gesammelt, verbreitet und überwacht.Insbesondere werden wir unsere Hypothesen beantworten, indem wir die folgenden Forschungsziele erreichen: I) Entwurf eines effizienten regionalen, hybriden, Ensemble-basierten Kurzfrist-Wettervorhersagesystems für HPEs im Mittelmeerraum auf der Grundlage des WRF-NOAHMP-Modellsystems, II ) Untersuchung der Verbesserung der Vorhersagefähigkeit in Bezug auf die Auslösung von Konvektion und PrQPF durch Datenassimilation von Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen aus dem WaLiNeAs-Lidar-Netzwerk, und III) Analyse der ARTHUS-Daten und Ableitung von Feuchtigkeits- und Temperaturstatistiken während des Experiments.Diese Forschungsziele werden den Weg für zukünftige Datenassimilationsstrategien und das Verständnis der Bedeutung und Dichte thermodynamischer Lidar-Netzwerke für die Kurzfristvorhersage von Extremereignissen ebnen. Dieses wird eine gemeinsame Anstrengung von Wissenschaftlern des Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS), des Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) in Frankreich und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in den USA sein.

Künstliche Intelligenz und Simulation zur inline Solarzellencharakterisierung in der Photovoltaik-Produktion, Teilvorhaben: Flexibles Datenmanagement und Integration von kontinuierlich mitlernenden KI-Modellen in Produktionssteuerungssysteme

Das Projekt "Künstliche Intelligenz und Simulation zur inline Solarzellencharakterisierung in der Photovoltaik-Produktion, Teilvorhaben: Flexibles Datenmanagement und Integration von kontinuierlich mitlernenden KI-Modellen in Produktionssteuerungssysteme" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Kontron AIS GmbH.

IDEEL - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production, IDEEL - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production

Das Projekt "IDEEL - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production, IDEEL - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Coatema Coating Machinery GmbH.

Assimilation innovativer bodengebundener Fernerkundungsdaten in ein numerisches Wettervorhersagemodell zur Verbesserung der Modellvorhersagen und zum besseren Verständnis von Grenzschichtprozessen

Das Projekt "Assimilation innovativer bodengebundener Fernerkundungsdaten in ein numerisches Wettervorhersagemodell zur Verbesserung der Modellvorhersagen und zum besseren Verständnis von Grenzschichtprozessen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutscher Wetterdienst.Die atmosphärische Grenzschicht spielt eine entscheidende Rolle für die bodennahe Wettervorhersage und die Entstehung von Wolken und Niederschlag. Zur Bestimmung des Anfangszustands der Grenzschicht werden aber bisher nur wenige Beobachtungen genutzt, im Wesentlichen Radiosondenaufstiege (meist nur alle 12 Stunden verfügbar), und an den Flughäfen die von Verkehrsflugzeugen gemessenen Profile von Temperatur und Wind. Aber gerade für die modernen hochaufgelösten Modelle für die Kurzfristvorhersage kann eine realistische Initialisierung der vertikalen Schichtung und Stabilität in der Grenzschicht entscheidend sein. Bodengebundene Fernerkundungsgeräte liefern hochfrequente Profile der thermodynamischen Variablen in der Grenzschicht. Bisher gibt es jedoch keine konkreten Strategien, wie diese Daten optimal für die numerische Wettervorhersage (NWP) genutzt werden können, da die Entwicklung von bezahlbaren Geräten durch kommerzielle Hersteller erst in den letzten Jahren stattgefunden hat. Auch viele Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht sind bis heute noch nicht vollständig verstanden, insbesondere Prozesse in der stabilen Grenzschicht, der Einfluss von orographischen Effekten, Schwerewellen, thermischen Zirkulationen und Heterogenitäten der Erdoberfläche. Daher ist die Modellierung von subskaligen Grenzschicht-Prozessen oftmals fehlerbehaftet.Aus dieser Motivation heraus sollen in dem Projekt zweierlei Ziele realisiert werden:In einer ersten Phase soll das Potential von boden-basierten Fernerkundungsgeräten (Mikrowellenradiometer und Doppler-Lidar) den Anfangszustand und darauf folgende Vorhersagen der Grenzschicht in Atmosphärenmodellen zu verbessern, untersucht werden, inklusive der Entwicklung einer optimalen Assimilations-Strategie. Wir wollen zeigen, dass die Entwicklungen der letzten Jahre im Bereich der Datenassimilation (DA) den Ensemble Kalman Filter (EnKF) für die konvektive Saka zu nutzen, es ermöglichen, die für die Grenzschicht typische kleinskalige Strukturen zu erfassen, da der EnKF eine strömungsabhängige Hintergrundkovarianz-Matrix liefert und hoch-frequente Update-Zyklen erlaubt.In einer zweiten Phase planen wir, das enorme Potential dieses erweiterten Systems aus NWP-Modell, DA-System und kontinuierlichen, qualitätsgeprüften Beobachtungen für das Verständnis von Grenzschichtprozessen und deren Simulation zu nutzen. So stellt die Analyse selber einen in sich konsistenten dreidimensionaler Zustand auf der Kilometerskala basierend auf einer optimalen Kombination von Modellvorhersage und Beobachtungen dar. Über die statistische Auswertung der Inkremente, die im Analyseschritt bestimmt werden, um das Modell Richtung Beobachtung zu korrigieren, erhält man wertvolle Informationen über systematische Fehler des Modell und die dazugehörigen Prozesse. Um die Information aufzusplitten in Beiträge verschiedener Prozesse und Parametrisierungen wird der sogenannte ”initial tendency approach“ aus Klocke and Rodwell (2013) angewandt werden.

Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen

Das Projekt "Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Institut für integrierte Produktentwicklung.

Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Erfassung, Bereitstellung und Verarbeitung von Betriebsdaten zur Modellierung des mechanischen und elektrischen Verhaltens einer Windenergieanlage

Das Projekt "Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Erfassung, Bereitstellung und Verarbeitung von Betriebsdaten zur Modellierung des mechanischen und elektrischen Verhaltens einer Windenergieanlage" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Institut für integrierte Produktentwicklung.

Impedanzbasierter Batterietester zum cloudbasierten Monitoring des Lebenszyklus von Batterien für die Elektromobilität und für Energiespeicher, Teilvorhaben: BatTest-Theorie

Das Projekt "Impedanzbasierter Batterietester zum cloudbasierten Monitoring des Lebenszyklus von Batterien für die Elektromobilität und für Energiespeicher, Teilvorhaben: BatTest-Theorie" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Mess- und Sensortechnik.

Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Anwendungsanalyse und Betriebsführungsstrategien

Das Projekt "Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Anwendungsanalyse und Betriebsführungsstrategien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche WindGuard GmbH.

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