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Betrieb, Technische Verfügbarkeit und Administration des Forschungsparks Windenergie Krummendeich WiValdi

Das DLR errichtet derzeit gemeinsam mit Partnern aus dem Forschungsverbund Windenergie (FVWE) den Forschungspark Windenergie Krummendeich (WiValdi) mit zwei hochinstrumentierten Windenergieanlagen (WEA) neuster Bauart (je. 4,26 MW, 115 m Rotordurchmesser, 92 m Nabenhöhe), die durch vier meteorologische Messmasten (2x 100 m, 2x 150 m) flankiert werden. In einer bereits begonnen zweiten Ausbaustufe wird eine kleinere modulare WEA (ca. 500 kW, 40 m Rotordurchmesser, 50 m Nabenhöhe) sowie ein weiterer 70 m hoher meteorologischer Messmast errichtet. Das hier dargestellte Projekt BETA-Wind soll den sicheren Betrieb und die zuverlässige Verfügbarkeit des Forschungsparks für wissenschaftliche Zwecke unterstützen. Dies beinhaltet regelmäßige und unregelmäßige Wartungsarbeiten der Messtechnik am Standort und Teile des administrativen Betriebs mit der Bereitstellung von Messdaten und der technischen Dokumentation, der administrativen Verwaltung sowie die Begleitung von ersten Kampagnen nach Inbetriebnahme. Weiterhin sollen in BETA-Wind die Betriebsprozesse des Forschungsparks analysiert und an sich ändernde Randbedingungen aus Wissenschaft und Wirtschaft angepasst werden, um die Verfügbarkeit und Qualität der Großforschungsinfrastruktur sicherzustellen und eine breite Nutzbarkeit der generierten Messdaten zu gewährleisten. Zur Sicherstellung der industriellen Relevanz und damit dem Technologietransfer in die Wirtschaft, sollen regelmäßige Workshops mit und für die Industrie stattfinden.

Sentinel-5P TROPOMI – Cloud Fraction (CF), Level 3 – Global

Global Cloud Fraction (CF). Clouds play a crucial role in the Earth's climate system and have significant effects on trace gas retrievals. The radiometric cloud fraction is retrieved from the UV using the OCRA algorithm. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.

Labor-und Praxisuntersuchungen des Aufschüsselns und Aufwölbens ein- und zweischichtiger Betonfahrbahndecken mit Recyclingzuschlag

Das Aufschüsseln bzw. Aufwölben ein- und zweischichtiger Betonfahrbahndecken soll im Labor überwiegend an 3,0 m langen einseitig eingespannten Betonbalken (freie Kraglänge 2,5 m) untersucht werden. Die Laboruntersuchungen sollen durch Verformungsmessungen mit einem Lasermessgerät in-situ an ein- und zweischichtigen Betonfahrbahndecken überprüft werden. Insbesondere sollen auch jahres- und tageszeitlich sowie witterungsbedingte Schwankungen (Feuchte bzw. Temperatureinfluss) der Verformungen mit erfasst werden. Mit Originalausgangsstoffen der jeweiligen Versuchsstrecken werden Laborprobekörper hergestellt. Der Einfluss des Feuchtezustands von RC-Betonzuschlag beim Einbau (kernfeucht bzw. trocken) auf das Aufschüsseln (Aufwölben) wird an ein- und zweischichtigen Betonbalken untersucht. Die Betonbalken werden an der Unterseite befeuchtet (schlechte Entwässerung) bzw. abgedichtet (gute Entwässerung). An der Oberseite können sie bei unterschiedlichen Luftfeuchten austrocknen und werden zyklisch wiederbefeuchtet, um den Einfluss von Niederschlägen zu erfassen.

Optimierung des DIC-Messsystems zur Erfassung von Deformationen an Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Optimierung der Datenauswertung und Messtechnik

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Erfassung komplexer, instationärer Rotorblattdeformationen an Windenergieanlagen (WEA) zwecks Verbesserung der aeroelastischen Robustheit künftiger WEA. Das Messsystem basiert auf dem Verfahren der digitalen Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) und ist in der Lage, die Verformungen berührungslos und ohne die Integration zusätzlicher Sensoren in das Rotorblatt zu messen. Die Messtechnik soll so verbessert werden, dass sie - im Vergleich zum aktuellen Stand des DIC-Messsystems - in der Lage ist, über einen erweiterten Gierwinkelbereich der WEA und eine längere Betriebsdauer präzise und effizient zu messen. Hierdurch sollen erstmals Langzeitmessungen mit der DIC-Messtechnik an WEA ermöglicht werden. Die Messdaten lassen sich dann zur Validierung der numerischen Auslegungswerkzeuge nutzen, mit denen schließlich die Rotorblätter möglichst präzise strukturdynamisch ausgelegt werden können. Dies ist notwendig, um die zukünftigen mechanischen Herausforderungen bei weiter wachsenden Rotordurchmessern zu bewältigen. Mittels neuartiger, auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Verarbeitungs- und Analyseverfahren, soll die Effizienz und damit einhergehend die Attraktivität der DIC-Messtechnik an WEA für Forschung und Industrie deutlich gesteigert werden. Ziel ist es, die maximale Messdauer von aktuell etwa 15 Minuten auf 8 Stunden zu erweitern, den Auswerteprozess für 15 Minuten Messdaten von 3 Werktagen inklusive Personaleinsatz auf wenige, automatisierte Stunden zu reduzieren und die Kompensation von Gierwinkeländerungen der WEA von bis zu ±15 Grad zu ermöglichen. Die DIC-Messtechnik wird damit langfristig zu einem etablierten Verfahren zur Bestimmung der Rotorblattverformungen an WEA und hilft, den Mangel an experimentellen Validierungsdaten für die strukturmechanische und aeroelastische Auslegung zu verringern.

Optimierung des DIC-Messsystems zur Erfassung von Deformationen an Windenergieanlagen

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Erfassung komplexer, instationärer Rotorblattdeformationen an Windenergieanlagen (WEA) zwecks Verbesserung der aeroelastischen Robustheit künftiger WEA. Das Messsystem basiert auf dem Verfahren der digitalen Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) und ist in der Lage, die Verformungen berührungslos und ohne die Integration zusätzlicher Sensoren in das Rotorblatt zu messen. Die Messtechnik soll so verbessert werden, dass sie - im Vergleich zum aktuellen Stand des DIC-Messsystems - in der Lage ist, über einen erweiterten Gierwinkelbereich der WEA und eine längere Betriebsdauer präzise und effizient zu messen. Hierdurch sollen erstmals Langzeitmessungen mit der DIC-Messtechnik an WEA ermöglicht werden. Die Messdaten lassen sich dann zur Validierung der numerischen Auslegungswerkzeuge nutzen, mit denen schließlich die Rotorblätter möglichst präzise strukturdynamisch ausgelegt werden können. Dies ist notwendig, um die zukünftigen mechanischen Herausforderungen bei weiter wachsenden Rotordurchmessern zu bewältigen. Mittels neuartiger, auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Verarbeitungs- und Analyseverfahren, soll die Effizienz und damit einhergehend die Attraktivität der DIC-Messtechnik an WEA für Forschung und Industrie deutlich gesteigert werden. Ziel ist es, die maximale Messdauer von aktuell etwa 15 Minuten auf 8 Stunden zu erweitern, den Auswerteprozess für 15 Minuten Messdaten von 3 Werktagen inklusive Personaleinsatz auf wenige, automatisierte Stunden zu reduzieren und die Kompensation von Gierwinkeländerungen der WEA von bis zu ±15 Grad zu ermöglichen. Die DIC-Messtechnik wird damit langfristig zu einem etablierten Verfahren zur Bestimmung der Rotorblattverformungen an WEA und hilft, den Mangel an experimentellen Validierungsdaten für die strukturmechanische und aeroelastische Auslegung zu verringern.

Energieeffizienzbasierte Regelung von dezentral gespeisten Wärme- und Kältenetzen unter Berücksichtigung von Lebensdauereffekten, Teilvorhaben Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer

Ziel des Vorhabens ist es, die Grundlagen für den energieeffizienz- und lebensdaueroptimalen Betrieb von Fernwärme- und Fernkältenetze zu erarbeiten. Berücksichtigt werden dabei die zukünftig regenerative und eher dezentrale Erzeugungsstruktur, niedrigere Vorlauftemperaturen sowie ein zunehmender Ausbau der Sensorik durch Smart Metering. Zur Erreichung dieser Ziele sollen Modelle zur Ermittlung von Energieverlusten sowie Stressfaktoren entwickelt und durch Messungen von z.B. Temperatur und Feuchtigkeit im Boden kalibriert werden. Weiterhin soll ein vorhandenes, hydraulisches Netzberechnungsverfahren um die thermische Komponente erweitert sowie für die Anwendung auf Kältenetze angepasst werden. Lebensdauerverluste sollen auf Basis von Erkenntnissen aus dem Forschungsvorhaben 'FW-lnstandhaltung' abgeschätzt werden. Zudem sollen diesbezüglich neue, Kl-basierte Algorithmen entwickelt werden. Das Verfahren zur Netzberechnung soll um diese Lebensdauerprognose erweitert werden, sodass jederzeit die hydraulischen und thermischen Zustandsgrößen sowie Stressfaktoren vorliegen und bei der Netzregelung berücksichtigt werden können. Auf Basis dessen sollen sowohl ein modellprädiktiver als auch ein Kl-basierter Ansatz zur optimalen Netzregelung entwickelt und im praktischen Einsatz erprobt werden. Teilvorhaben: Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer Im Rahmen dieses Teilvorhabens begleitet der AGFW die forschenden Verbundpartner und unterstützt die Umsetzungen der entwickelten Ansätze und Verfahren in der Praxis. Der Beitrag des Branchenverbands umfasst die Einbringung von zusätzlicher Messtechnik, die Durchführung von Messungen, die Begleitung bei der Dokumentation und die Veröffentlichung der Ergebnisse sowie die Verbreitung der Forschungsergebnisse in der Fernwärmebranche. Weiterhin prüft der AGFW eine Einbindung in eine bestehende Umgebung zur Verfügung und führt Veranstaltungen für die Zielgruppe durch.

Identifizierung und quantitative Bestimmung organischer Saeuren im Wasser

Identifizierung und Entwicklung von Methoden zur quantitativen Bestimmung organischer Saeuren in Grund- und Oberflaechenwaessern. Sowie Untersuchungen ueber ihre Umwandlung in Gewaessern und ihren Verbleib bei der Wasseraufbereitung.

Entwicklung von Aufbereitungsverfahren und chemisch-physikalischen Schnellerkennungsmethoden fuer die Eingangskontrolle auf abfalltechnischen Behandlungsanlagen - PROTECTA, Entwicklung eines Abfalldeponie-Probenehmers mit Schnelltests (PROBS)

Fuer den Deponie-Eingangsbereich soll ein Probenahmesystem entwickelt werden, das aus heterogenen Abfallfrachten eine Mischprobe im Sinne einer gezielten Stichprobe nehmen soll. Aus dieser Mischprobe soll nach Probenaufbereitung der Gluehverlust, die Fluegelscherfestigkeit, elektrische Leitfaehigkeit und der pH-Wert bestimmt werden,um die Deponie-Zuordnungskriterien zu ueberpruefen. Der Zeitraum fuer Probenahme, -aufbereitung und -analytik soll im Sinne einer Schnellanalyse 15 Minuten nicht ueberschreiten.

Was bestimmt die Konzentration von Aerosolpartikeln in der marinen Grenzschicht über dem atlantischen Ozean?

Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.

Schwarm gestützte Messungen von Luftqualität und Asphalttemperaturen in Städten mittels Fahrrädern zur Förderung nachhaltiger Mobilität, Teilvorhaben: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

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