Dieses Projekt wird u.a. durch den steigenden Kostendruck infolge der Anreizregulierung und die Verknappung materieller sowie personeller Ressourcen, insbesondere im Kontext des Fachkräftemangels, motiviert. Der Einsatz vorhandener Ressourcen für die Netzerneuerung, den -ausbau und die -instandhaltung muss effizient gestaltet werden. Gleichzeitig gewinnt die Digitalisierung im Transformationsprozess der Energielandschaft an Bedeutung. Hier besteht Potenzial, die verbesserten Fähigkeiten von Künstlicher Intelligenz (KI) zu nutzen. Der Einsatz von KI-Methoden zur Optimierung von Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategien im Asset Management ist bisher jedoch unzureichend erforscht. In diesem Teilvorhaben wird ein KI-basiertes System zur Optimierung von Strategien im Mittelspannungsnetz für Asset Manager entwickelt. Methoden des Reinforcement Learning werden auf ein zu entwickelndes Simulationsmodell angewandt, welches das Ausfallrisiko der Mittelspannungs-Komponenten sowie deren wirtschaftliche Kosten und Erlöse über den gesamten Lebenszyklus abbildet. Dadurch können Asset Manager verschiedene Szenarien in ihrem Mittelspannungsnetz simulieren und für ihre Unternehmensziele optimieren.
Überschwemmungsgebiet der Elbe in Dresden für ein 100-jährliches Ereignis (HQ100, 4370 m³/s): Das bisherige festgesetzte ÜG der Elbe für ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist (HQ100), galt seit dem Oktober 2004. Es wurde seither zweimal geändert, zunächst im Januar 2012 und später im Juni 2016 nach der Fertigstellung der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen in den Stadtteilen Innenstadt/Friedrichstadt bzw. Pieschen/Mickten/Kaditz, jeweils begrenzt auf die geschützten Gebiete. Die Ausgrenzung des festgesetzten ÜG der Elbe wurde nunmehr anhand aktualisierter Modellgrundlagen stadtweit überprüft und an neue Erkenntnisse angepasst. Die Landeshauptstadt Dresden ist dazu gemäß § 76 Absatz 2 Satz 3 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) verpflichtet. Für die fachliche Ermittlung des ÜG wurde ein an der TU Dresden, Institut für Wasserbau und Tech-nische Hydromechanik entwickeltes zweidimensionales hydrodynamisch-numerisches Simulationsmodell genutzt, das nach dem Elbehochwasser vom Juni 2013 auf Veranlassung des Freistaates Sachsen an der TH Nürnberg umfassend aktualisiert wurde (2D-HN-Modell Elbe). Nach einer weiteren Modellaktualisierung, welche im Jahr 2017 im Auftrag der Landeshauptstadt Dresden wiederum an der TH Nürnberg durchgeführt wurde, wurden die modellierten Überflutungsflächen u. a. für ein HQ100 ermittelt. Der Erstellung der neuen Karten des ÜG Elbe liegt wiederum ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist zugrunde, Abflussmenge 4370 m³/s am Pegel Dresden-Augustusbrücke. Dazu wurden die für HQ100 berechneten Überflutungsflächen homogenisiert und plausibilisiert. Berechnete "Insellagen" < 500 m² wurden ins ÜG Elbe integriert, und berechnete Insellagen > 500 m² sind als "Insellagen" außerhalb des festgesetzten ÜG verblieben. Bei der Festlegung des ÜG nicht berücksichtigt wurden, wie bei den vorhergehenden ÜG auch, die Wechselwirkungen der Elbe mit anderen, ggf. ebenso Hochwasser führenden Fließgewässern, dem Grundwasser und der Kanalisation sowie temporären Verbauen, z. B. Sandsackwällen oder anderen ergriffenen Schutzmaßnahmen zur Hochwasserabwehr. Herausgenommen aus dem ÜG sind die Flächen, die von öffentlichen Hochwasserschutzanlagen, die für ein HQ100 bemessen und errichtet wurden, geschützt werden. Dies betrifft geschützte Flächen in der Dresdner Innenstadt und der Friedrichstadt, in den Stadtteilen Pieschen, Trachau, Trachenberge, Mickten und Kaditz sowie in den Bereichen Stetzsch, Gohlis und Cossebaude. Das neu gefasste Überschwemmungsgebiet der Elbe für ein HQ100 wurde gemäß § 72 Abs. 2 Nr. 2 SächsWG in Karten dargestellt. Mit der öffentlichen Auslegung der neuen Karten im Zeitraum vom 1. Oktober 2018 bis 15. Oktober 2018 gemäß § 72 Abs. 3 SächsWG erlangte das neue ÜG Gültigkeit als festgesetztes ÜG Elbe. Gleichzeitig trat das bisherige ÜG Elbe vom Oktober 2004 mit seinen Änderungen außer Kraft. Die Änderung vom 21.01.2019 betrifft ausschließlich ein Gebiet im Bereich der Enderstraße. Eine Überprüfung des festgesetzten Überschwemmungsgebietes ergab, dass es fachlich und wasserrechtlich gerechtfertigt ist, eine als überschwemmt berechnete Fläche westlich der Enderstraße nicht als Überschwemmungsgebiet festzusetzen. Daher wurde diese Fläche aus dem ÜG herausgenommen und dem überschwemmungsgefährdeten Gebiet zugeschlagen. Das ÜG endet dort aus östlicher Richtung kommend an der Enderstraße.
The geomagnetic field shields our habitat against solar wind and radiation from space. Due to the geometry of the field, the shielding in general is weakest at high latitudes. It is also anomalously weak in a region around the south Atlantic known as South Atlantic Anomaly (SAA), and the global dipole moment has been decreasing by nearly 10 percent since direct measurements of field intensity became possible in 1832. Due to our limited understanding of the geodynamo processes in Earths core, it is impossible to reliably predict the future evolution of both dipole moment and SAA over the coming decades. However, lack of magnetic field shielding as would be a consequence of further weakening of dipole moment and SAA region field intensity would cause increasing problems for modern technology, in particular satellites, which are vulnerable to radiation damage. A better understanding of the underlying processes is required to estimate the future development of magnetic field characteristics. The study of the past evolution of such characteristics based on historical, archeo- and paleomagnetic data, on time-scales of centuries to millennia, is essential to detect any recurrences and periodicities and provide new insights in dynamo processes in comparison to or in combination with numerical dynamo simulations. We propose to develop two new global spherical harmonic geomagnetic field models, spanning 1 and 10 kyrs, respectively, and designed in particular to study how long the uninterrupted decay of the dipole moment has been going on prior to 1832, and if the SAA is a recurring structure of the field.We will combine for the first time all available historical and archeomagnetic data, both directions and intensities, in a spherical harmonic model spanning the past 1000 years. Existing modelling methods will be adapted accordingly, and existing data bases will be complemented with newly published data. We will further acquire some new archeomagnetic data from the Cape Verde islands from historical times to better constrain the early evolution of the present-day SAA. In order to study the long-term field evolution and possible recurrences of similar weak field structures in this region, we will produce new paleomagnetic records from available marine sediment cores off the coasts of West Africa, Brazil and Chile. This region is weakly constrained in previous millennial scale models. Apart from our main aim to gain better insights into the previous evolution of dipole moment and SAA, the models will be used to study relations between dipole and non-dipole field contributions, hemispheric symmetries and large-scale flux patterns at the core-mantle boundary. These observational findings will provide new insights into geodynamo processes when compared with numerical dynamo simulation results.Moreover, the models can be used to estimate past geomagnetic shielding above Earths surface against solar wind and for nuclide production from galactic cosmic rays.
The development of sustainable and efficient energy conversion processes at interfaces is at the center of the rapidly growing field of basic energy science. How successful this challenge can be addressed will ultimately depend on the acquired degree of molecular-level understanding. In this respect, the severe knowledge gap in electro- or photocatalytic conversions compared to corresponding thermal processes in heterogeneous catalysis is staggering. This discrepancy is most blatant in the present status of predictive-quality, viz. first-principles based modelling in the two fields, which largely owes to multifactorial methodological issues connected with the treatment of the electrochemical environment and the description of the surface redox chemistry driven by the photo-excited charges or external potentials.Successfully tackling these complexities will advance modelling methodology in (photo)electrocatalysis to a similar level as already established in heterogeneous catalysis, with an impact that likely even supersedes the one seen there in the last decade. A corresponding method development is the core objective of the present proposal, with particular emphasis on numerically efficient approaches that will ultimately allow to reach comprehensive microkinetic formulations. Synergistically combining the methodological expertise of the two participating groups we specifically aim to implement and advance implicit and mixed implicit/explicit solvation models, as well as QM/MM approaches to describe energy-related processes at solid-liquid interfaces. With the clear objective to develop general-purpose methodology we will illustrate their use with applications to hydrogen generation through water splitting. Disentangling the electro- resp. photocatalytic effect with respect to the corresponding dark reaction, this concerns both the hydrogen evolution reaction at metal electrodes like Pt and direct water splitting at oxide photocatalysts like TiO2. Through this we expect to arrive at a detailed mechanistic understanding that will culminate in the formulation of comprehensive microkinetic models of the light- or potential-driven redox process. Evaluating these models with kinetic Monte Carlo simulations will unambiguously identify the rate-determining and overpotential-creating steps and therewith provide the basis for a rational optimization of the overall process. As such our study will provide a key example of how systematic method development in computational approaches to basic energy sciences leads to breakthrough progress and serves both fundamental understanding and cutting-edge application.
Ein Fluss ist natuerlicherweise nicht im Gleichgewicht, was sich in morphologischen Veraenderungen wie Auflandungen oder Erosion an der Flusssohle und den Ufern aeussert. Die Problematik des Geschiebetransportes und der Sohlenveraenderungen haben sowohl fuer Katastrophenbekaempfung wie fuer Landschaftsschutz (naturnahe Flussverbauungen) grosse Bedeutung. Im vorliegenden Projekt wird ein numerisches Simulationsmodell entwickelt, das den Flusslauf mit Hilfe von Querprofilen sowie der Oberflaechenbeschaffenheit beschreibt und aufgrund eines Abflussregimes und eines Geschiebeeintrages eine Prognose der Sohlenveraenderungen und eine Abschaetzung der anfallenden Geschiebemengen erlaubt.
Definitionen: In den Geowissenschaften beschreibt eine Topographie die Erdoberfläche. In aquatischen Systemen wird der Begriff oft synonym zum Begriff “Bathymetrie” für die Höhenlage der Gewässersohle verwendet. Im Forschungsprojekt TrilaWatt bezeichnen topographische Daten die subtidale, intertidale und supratidale Höhenverteilung im Bereich der 12 Seemeilen-Zone des Wattenmeers. Datenerzeugung: Die Basis der Datenerzeugung bilden topographische Modelle aus einer umfangreichen Datenbasis von See- und Landvermessungen verschiedenster Datentypen. Diese werden mit einem datengetriebenem Simulationsmodell über räumlich-zeitliche Interpolationsverfahren zusammengelegt. Als Kompromisse zwischen der ständige morphodynamische Aktivität im Wattenmeer und der deutlich geringeren Messfrequenz werden in TrilaWatt topographische Modelle als Jahrestopographien erstellt. Produkt: Für den Zeitraum von 2015 bis einschließlich 2021 wird ein gerastertes topographisches Modell in der 12 Seemeilen Zone des Wattenmeers mit einer gerasterten Auflösung von 10 m in Raum und Zeit zum jeweiligen Gültigkeitszeitraum des 01.07. interpoliert. Das Datenprodukt wird im GeoTIFF Format bereitgestellt. Zur Einschätzung der Unschärfe des topographischen Datensatzes werden zu jedem Datenprodukt Datenquellenkarten und Datendichtekarten veröffentlicht. Weiterhin werden prototypische Topographien für die Jahre 1996-2014 (NL) sowie für 2022 (NL und DE) bereitgestellt. Weitere Produkte: Min-Z/Max-Z, Morphologischer Raum und Morphologischer Drive (2015-2021). Zitat für diesen Datensatz (DOI) - Zeitraum 2015-2021: Milbradt, P., Pineda, D. (2024): TrilaWatt: Topographie (2015-2021) [Dataset]. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/366eab-3640c8 Zitat für diesen Datensatz (DOI) - Zeitraum 1996-2014, 2022: Milbradt, P., Pineda Leiva, D. F. (2025): TrilaWatt: Topographie (1996-2014, 2022) [Data set]. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/4baaf0-aeaf58 English: Topography describes the study of the forms and features of land surfaces. Topographic data in aquatic systems is often also referred to as bathymetry. TrilaWatt topography data merged a large number of observational data to annual topographies using a data-driven interpolation model. Data are distributed in 10m grids as GeoTIFF files within the 12 nautical mile zone of the Wadden Sea's coast line. Additional products: Min-Z/Max-Z, Bed Elevation Range and morphological Drive (2015-2021). Download A download is located under references (in German: "Verweise und Downloads").
Grundwasserneubildung aus Niederschlag (GWN); Dimension: mm/Jahr: Unter den Bilanzgrößen des Wasserhaushalts kommt der flächenhaften Grundwasserneubildung aus Niederschlag (GWN) eine hohe Bedeutung zu. Im Gegensatz zu anderen Wasserhaushaltsgrößen kann die GWN in der Regel nicht direkt gemessen werden. Der Anwendung entsprechender Modelle kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Die hier zur Verfügung gestellten Daten der GWN stammen aus der landesweiten Langzeit-Berechnung mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell GWN-BW. GWN-BW ist ein modular aufgebautes, deterministisches und flächendifferenziertes Modell zur Berechnung der tatsächlichen Verdunstung, zur Simulation des Bodenwasserhaushaltes und der unterhalb der durchwurzelten Bodenzone gebildeten Sickerwassermenge. Wie die meisten vergleichbaren Wasserhaushaltsmodelle benötigt GWN-BW als meteorologischen Antrieb Daten der Niederschlagshöhe, der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte, der Globalstrahlung oder Sonnenscheindauer sowie der Windstärke oder geschwindigkeit. https://www.hydrosconsult.com/hydrologie/bodenwasserhaushalt Die Berechnungen erfolgen auf insgesamt 102.677 Grundflächen, deren Geometrie auf der Verschneidung von Bodenkarte 1:50.000 und CORINE 2006 Landnutzung beruht. Bei der GWN handelt sich um eine berechnete Bilanzkomponente, welche dem Gesamtabfluss abzüglich schneller lateraler Abflusskomponenten entspricht. Der Direktabfluss wird mit Hilfe des regionalisierten Baseflow-Index berücksichtigt. Die berechnete GWN entspricht jener des jeweils obersten Grundwasserstockwerks. Dies können auch hängende Grundwasserleiter sein, die beispielsweise wieder über Quellen entwässern. Sie entspricht somit, je nach den hydrogeologischen Bedingungen, nicht zwingend der GWN des obersten Hauptgrundwasserleiters.
Die mathematische Beschreibung des Kapillarpotentials als Funktion des Ortes an mehrschichtigen Boeden geht von der Bedingung aus, dass an den Schichtgrenzen in den sich beruehrenden Boeden das Kapillarpotential gleich sein muss. Das ist erforderlich, da die benetzende Phase (Wasser) auch im geschichteten Boden ihre Eigenschaften nicht aendert, somit kann an der Schichtgrenze keine Unstetigkeitsstelle vorkommen. Untersucht werden sollen feinsandige Boeden mit Schluff- und Tonanteilen. Rein tonige Boeden sind fuer die Untersuchung nicht zweckmaessig. Sie sind zwar durch ein starkes Wasserhaltevermoegen gekennzeichnet, aber ihre geringe Druchlaessigkeit laesst schon bei sehr niedrigen Beregnungshoehen einen fuer die Beregnung unerwuenschten Ueberstau auftreten. Auch Sandboeden, die eine hohe Regenintensitaet aufnehmen koennten, muessen ausgeschieden werden, wenn ein zu geringes Wasserhaltevermoegen sie fuer eine Beregnung als unwirtschaftlich ausweist.
Mit dem Instrumentarium der Systemanalyse werden die Moeglichkeiten zur Automation des Belebtschlammverfahrens untersucht. Es werden mathematische Modelle fuer das Belebungsbecken und das Nachklaerbecken entwickelt und an Messwerten geeicht. Auf der Basis dieser Modelle werden Strategien zur automatischen Steuerung berechnet und auf der Klaeranlage Donaueschingen erprobt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 4560 |
| Europa | 109 |
| Kommune | 30 |
| Land | 223 |
| Schutzgebiete | 1 |
| Weitere | 16 |
| Wirtschaft | 44 |
| Wissenschaft | 2112 |
| Zivilgesellschaft | 68 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 4495 |
| Text | 76 |
| unbekannt | 66 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 74 |
| Offen | 4551 |
| Unbekannt | 13 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 4476 |
| Englisch | 637 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 8 |
| Bild | 7 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 52 |
| Keine | 2668 |
| Multimedia | 1 |
| Unbekannt | 1 |
| Webdienst | 14 |
| Webseite | 1936 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 2838 |
| Lebewesen und Lebensräume | 3246 |
| Luft | 2630 |
| Mensch und Umwelt | 4638 |
| Wasser | 2415 |
| Weitere | 4544 |