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Found 34 results.

Online-Steuerung einer flexiblen Kraft-Waerme-Kopplungsanlage

Zur Versorgung des Forschungsgelaendes Garching der Technischen Universitaet Muenchen wird eine Gasturbine eingesetzt, die nach dem Cheng-Prozess arbeitet: aus der Abwaerme der Gasturbinenabgase wird Dampf erzeugt, der entweder den Waermebedarf deckt, oder aber - bei erhoehtem Bedarf an elektrischer Energie - in der Gasturbine entspannt wird. Mittels dieser Dampfinjektion in die Gasturbine kann die elektrische Leistung in zwei Minuten um 50 Prozent, d.h. von 4 MWe auf 6 MWe erhoeht werden. Um das Potential dieser Flexibilitaet ausnutzen zu koennen, ist ein Online-Steuerungsprogramm erforderlich. Dieses ermittelt den optimalen Betriebspunkt mittels der GGLP-Methode (Gemischt Ganzzaehlig Lineare Programmierung) und setzt den gefundenen Betriebspunkt ueber ein neuronales Netz um. Derzeit findet eine Weiterentwicklung und Erprobung dieses Online-Steuerungsprogramms in der Anlage statt.

Erhaltungssätze und Ensemble Kalman Filter Algorithmen

Die Einbeziehung von physikalischen Erhaltungsgesetzen ist bereits seit längerem als wichtiger Punkt bei der Entwicklung von numerischen Wettervorhersagemodellen bekannt. In Datenassimilation im weiteren Sinne ist die Berücksichtigung von Erhaltungsgesetzen und die Analyse deren Bedeutung erst seit kurzem ein zentraler Gegenstand der Forschung. Numerische Atmosphärenmodelle sind heute in der Lage, kleinräumige und deshalb hochgradig nichtlineare Dynamik und Physik aufzulösen. Vorhersagen hängen dabei sehr sensible von den Anfangs- und Randbedingungen ab. Die Datenassimilation für Modelle, die viele Skalen darstellen und in die sowohl zeitlich als auch räumlich hochaufgelöste Beobachtungen eingehen verlangt nach einer Überprüfung und der Weiterentwicklung der zur Zeit in numerischen Wettervorhersagemodelle genutzten, auf weniger nicht lineare Anwendungen ausgelegte Methoden. Das primäre Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von Ensemble-basierten Datenassimilations-Algorithmen welche Eigenschaften von nichtlinearen dynamischen Systemen, zum Beispiel die Erhaltung von Masse, Drehimpuls, Energie und Enstrophie berücksichtigen. Insbesondere werden die folgenden zwei Problemstellungen bearbeitet. Gemeinsam mit Kollegen haben wir kürzlich zeigen können, dass Erhaltung von Masse und Positivität wichtige Nebenbedingungen für Datenassimilations-Algorithmen sind. Beide Bedingungen sind in einem neuen Algorithmus, dem quadratic programming ensemble Kalman filter, umgesetzt worden. Tests an linearer Dynamik wurden ebenfalls bereits durchgeführt. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll dieser Algorithmus in einer idealisierten Konfiguration für die Assimilation von Radarreflektivität mit dem nichthydrostatischen, konvektionsauflösenden COSMO-DE-Modell erweitert, implementiert und evaluiert werden. Zweitens, wird untersucht wie sich Datenassimilations-Algorithmen wie der Ensemble Kalman Filter und der quadratic programming ensemble Kalman filter auf die zu erhaltenden Größen im Fall von Experimenten mit einem idealisierten, nichtlinearen zweidimensionalen Flachwassermodell auswirken, sowie ob und wie diese Ensemble-basierten Algorithmen modifiziert werden können um Lösungen mit den vorgeschriebenen Eigenschaften zu erhalten. Es ist zu erwarten, dass Erhalt von Masse und Entropie die nicht lineare Energie Kaskade im System verbessert. Der mögliche Einfluss auf die Exaktheit von Vorhersagen wird auch untersucht.

BonaRes (Modul A, Phase 3): Erhöhung der landwirtschaftlichen Nährstoffnutzungseffizienz durch Optimierung von Pflanze-Boden-Mikroorganismen-Wechselwirkungen, Teilprojekt G

KMU-innovativ - Klimaschutz - BIG - Bedarfsabhängige und innovative Gebäudeautomation in Produktionsstätten, Teilprojekt 2: wissenschaftliche Grundlagenuntersuchungen

BIG hat das Ziel, mit der Kopplung von Produktionsplanung und -steuerung (PPS), Wetter-Forecasts und Gebäudeautomation den Energiebedarf von Unterstützungsprozessen produzierender Unternehmen durch bedarfsabhängige und prädiktive Steuerung zu verringern. Studien prognostizieren dabei Einsparungen bei den peripheren Energiekosten von 30-40%. Übergeordnete Ziele sind daher u.a.: - Programmierung einer modellgestützten Regelung zur vorausschauenden und bedarfsorientierten Steuerung der Gebäude- und Anlagentechnik - Entwicklung einer modellprädiktiven Regelung (MPC-Algorithmus) als Kernelement - Integration von Wetter-Forecasts und Einbeziehung wetterabhängiger Effekte unter Berücksichtigung regionaler Unterschiede der Phänomene - Herstellungunabhängige Kopplung an PPS zur flexiblen und austauschbaren Installation des Automationssystems hinsichtlich der eingesetzten Software- und Hardwarekomponenten.

Wasserverfuegbarkeit sowie oekologische, klimatische und soziooekonomische Wechselwirkungen im semiariden Nordosten Brasiliens

W.A.V.E.S. ist ein deutsch-brasilianisches interdisziplinaeres Kooperationsprojekt im Rahmen der 'Global-Change' Forschung. Ziel des Verbundprojektes ist es, anhand von quantitativen Modellen die wesentlichen Systemzusammenhaenge zwischen Wasserverfuegbarkeit, Lebensqualitaet der laendlichen Bevoelkerung und Migration im semi-ariden Nordosten Brasiliens zu beschreiben und moegliche zukuenftige Entwicklungslinien nachzuvollziehen. Das Institut fuer Tropentechnologie erstellt im Rahmen dieses Verbundprojektes mit Hilfe linearer Programmierung ein Agrarsektormodell und fuehrt eine Analyse makrooekonomischer Determinanten regionaler Entwicklung durch.

Teilvorhaben 4: Modellierung^INNOVATE: Nachhaltige Nutzung von Stauseen durch innovative Kopplung von aquatischen und terrestrischen Ökosystemfunktionen, Teilvorhaben 2: Terrestrische Ökosystemfunktionen

Ziel des Verbundes 'INNOVATE' ist es, die Kopplung des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs im Einzugsbereich des Itaparica-Stausees im Nordosten Brasiliens (Bundesstaaten Pernambuco/Bahia) zu bestimmen. Dabei werden bestehende Landnutzungssysteme flexibel an künftige klimatische Veränderungen angepasst. Die verschiedenen Nutzungsformen des Stausees werden optimiert, wobei die Produktivität erhöht, Treibhausemissionen verringert und die biologische Vielfalt erhalten werden soll. Die Uni Hohenheim erarbeitet Methoden zur nachhaltigen Nutzung terrestrischer Agrarökosystemfunktionen durch Produktivitätssteigerung und deren sozioökonomischer Bewertung in eingerichteten Bewässerungsprojekten im Bereich des Itaparica Stausees. 1) Empirische sozioökonomische Datenerhebung, 2) Lineare Programmierung auf Betriebsebene, 3) Upscaling, Erarbeitung von Beratungsmaterial, i) Komparative Situationsanalyse Ziegenhaltung in 3 Gebieten, ii) Partizipative Erhebung betrieblicher Stoffflüsse, kritische Kontrollpunkte, Berechnung technischer Effizienz, iii) Modellierung von Entwicklungsszenarien und deren Systemänderungen, a) Auswahl lokaler Pflanzen mit hohem Potenzial zur Sequenzierung von Kohlenstoff, b) Anlage von Topf- und Feldversuchen, c) Messen und Vergleichen von Wasser- und Nährstoffflüssen in biochar-an- und unangereichertem Boden, sowie des jeweiligen Pflanzenwachstums und der Bodenchemie.

SuMaRio: Nachhaltige Bewirtschaftung von Flussoasen entlang des Tarim Flusses in China - AP 1.2.2 Szenariomanagement (Ökonomie & Ökologie) - AP 5.1.1 Wasserpreisgestaltung - AP 5.1.2 Sozioökonomische Analyse landwirtschaftlicher Produktionssysteme^SuMaRio: Nachhaltige Bewirtschaftung von Flussoasen entlang des Tarim Flusses in China - Teilvorhaben: Contingent Valuation zum nachhaltigen Oasenmanagement im Tarim Becken - Arbeitspaket 5.1.4^Teilvorhaben: Projektkoordination, Wasserverteilung im Tarim und in Bewässerungsgebieten, Wasserhaushalt der Auwälder und Indikatorbasiertes EUS für eine nachhaltige Entwicklung^SuMaRio: Nachhaltige Bewirtschaftung von Flussoasen entlang des Tarim Flusses in China^Teilvorhaben: Hydrologische Modellierung in Gletscher- und Schnee-dominierten Einzugsgebieten und GIS und Datenmanagement^Teilvorhaben: Analyse des Ökosystems Auwald mit Satellitenbilddaten^Teilvorhaben: Einfluss des Klimawandels auf die Tarim Zuflüsse, Szenariomanagement und mittelfristige Niederschlagsvorhersagen^Teilvorhaben: Ökologische Untersuchung von Phragmites, Apocynum und Nutzungspotential von indigenen Pflanzen für eine alternative Landnutzung^Teilvorhaben: Kartierung von Landnutzung, Biomasse, Berechnung von Wasserbilanzen auf Basis von Satellitenbilddaten und Produktivität der Auwälder, Teilvorhaben: Wasserpreisermittelung, landwirtschaftliche Produktivität, Bewässerungssyteme, Ermittlung des Pflanzenwasserbedarfs und der Versalzung - Arbeitspaket 3

MATHEON-B20: Optimierung von Gastransport

Natürliches Gas ist eine der wichtigsten Energiequellen in Deutschland und Europa. Politische Regulierungen haben in den letzten Jahren zu einer strikten Trennung von Gashandel und Gastransport geführt, wodurch dem Gastransport und der Gasverteilung zentrale Rollen in der Energiepolitik zufallen. Diese neu entstandenen politischen Bedingungen beeinflussen die technischen Prozesse des Gastransports in einer Weise, dass sie die Komplexität der Planung und des Betriebs von Gasnetzwerken noch verschärfen. Im mathematischen Sinne stellt die Kombination von diskreten Entscheidungen über die Konfiguration eines Gastransportnetzwerks, die nichtlinearen Gleichungen zur Beschreibung der Physik von Gas, die neu auferlegten Deregularsierungsregeln und die Unsicherheiten in Nachfrage und Angebot ein großes und sehr komplexes stochastisches gemischt-ganzzahliges nichtlineares Constraint-Optimierungsproblem dar. Zur Lösung dieser Art von Problemen sind zurzeit keine geeigneten Algorithmen oder geeignete Software verfügbar. Andererseits wurden mit Hinsicht auf jeden einzelnen Aspekt, d.h. gemischt-ganzzahlige lineare Optimierung, globale nichtlineare Optimierung, Constraint Satisfaction und stochastische Optimierung, in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte erzielt. Das Ziel dieses Projekts ist es, diese leistungsfähigen Techniken in ein allgemeines Framework zur Lösung von sowohl linearen als auch nichtlinearen, diskreten Optimierungsproblemen zu integrieren. Die Vision dieses Projektes ist es, die schnelle Spezifikation und effiziente Lösung von gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Constraint- Optimierungsproblemen mit Wahrscheinlichkeitsnebenbedingungen so weiterzuentwickeln, dass sie in vielen industriellen und akademischen Projekten innerhalb und außerhalb von Matheon breite Anwendung findet.

Shelf GeoExplorer - Baugrundinformationssystem für den Ausbau der Offshore-Windenergie und Vorstudie für die Fortschreibung des BSH-Standards 'Baugrunderkundung von Offshore-Windenergieparks'

Marie Curie action, 7th Framework Programme, COFUND, 'Trentino' Project - AcceDo: Combining agent based models and optimization to define strategies of sustainable access to protected mountain areas: the Dolomites UNESCO Heritage Site between conservation needs and recreational use

This project aims to identify approaches for the sustainable management of protected mountain areas, by defining strategies of visitor access that will better preserve their ecological quality while allowing recreational use. The project will address a core issue of nature conservation, namely how to manage tourist movements within popular protected areas. Such problem is becoming more and more important in the Alps due to constantly increasing tourist flows and the intrinsic vulnerability of mountain regions to human interference. The project will focus on the recently established Dolomites UNESCO World Heritage Site (north eastern Italy), for which the UNESCO Committee has expressively requested a comprehensive strategy for sustainable tourism and visitor use in order to maintain its outstanding universal value. A programme of multidisciplinary work will be undertaken to analyse whether and how it is possible to arrange tourist movements to and within the site in a way that improves nature conservation while maintaining an adequate recreational use. The project is based on the assumption that the combination of agent-based models (ABM) and optimization techniques, by providing adequate representation of tourist flows, can both predict the outcomes of a given policy option (i.e. strategy of access) and assess its long term sustainability. As defined by its specific objectives, this project will: (1) analyze and map the wilderness status of the Dolomites UNESCO World Heritage Site through statistical and GIS analyses; (2) assess the current and expected behaviour of tourists by statistical analysis of available data and the collection of new information through ad hoc surveys; (3) build a spatially explicit agent-based model simulating tourist movements across the study area according to the previously investigated behaviour; (4) build optimization models based on linear and stochastic programming to assess the environmental and socioeconomic sustainability of different management decisions concerning tourist movements within the study area; (5) develop tools, guidelines and policy recommendations that may help local administrators and park managers set up sustainable strategies of access to protected mountain areas; (6) disseminate the results of the research activity through scientific publications and reports.

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