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Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden

A behavioural economic analysis of moral hazards in food production: the case of deviant economic behaviour and disclosure policies on the restaurant, ready-to-eat and retail level

Deviant behaviour on various levels of the food supply chain may cause food risks. It entails irregular technological procedures which cause (increased probabilities of) adverse outcomes for buyers and consumers. Besides technological hazards and hitherto unknown health threats, moral hazard and malpractice in food businesses represent an additional source of risk which can be termed 'behavioural food risk'. From a regulatory perspective, adverse outcomes associated with deviance represent negative externalities that are caused by the breaking of rules designed to prevent them. From a rational choice perspective, the probability of malpractice increases with the benefits for its authors. It decreases with the probability of detection and resulting losses. It also decreases with bonds to social norms that protect producers from yielding to economic temptations. The design of mechanisms that reduce behavioural risks and prevent malpractice requires an understanding of why food businesses obey or do not obey the rules. This project aims to contribute to a better understanding of malpractice on the restaurant/retail level through comparative case studies and statistical analyses of food inspection and survey data. Accounting for the complexity of economic behaviour, we will not only look at economic incentives but consider all relevant behavioural determinants, including social context factors.

Auswirkungen des Klimawandels auf Planung und Betrieb von Verteilnetzen

Zum gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik bei der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen werden die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastruktur bislang nur unzureichend berücksichtigt. Um den technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Risiken, die sich aus den ansteigenden Umwelteinflüssen ergeben, in der Netzplanung und dem Netzbetrieb angemessen Rechnung zu tragen, ist eine Überprüfung der derzeitigen Planungs- und Betriebsgrundsätze und eine Anpassung an ihre zukünftigen Anforderungen dringend vonnöten. Im Fokus des Teilvorhabens der BUW steht daher die Ableitung zukunftsgerechter Grundsätze zur Planung und zum Betrieb von klimaresilienten Verteilnetzen. In Zusammenarbeit mit dem Projektkonsortium werden dabei zunächst die Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastrukturen analysiert und in Netzrisikokarten ausgewiesen. Anschließend wird der Nutzen verschiedener planerischer und betrieblicher Handlungsoptionen als Gegenmaßnahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels evaluiert. Resultierende Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden veröffentlicht, sodass auch nicht direkt am Projekt beteiligte Verteilnetzbetreiber ihre Planungs- und Betriebsgrundsätze hinreichend überarbeiten können.

Auswirkungen des Klimawandels auf Planung und Betrieb von Verteilnetzen, Teilvorhaben: Planungs- und Betriebsgrundsätze für klimaresiliente Verteilnetze

Zum gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik bei der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen werden die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastruktur bislang nur unzureichend berücksichtigt. Um den technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Risiken, die sich aus den ansteigenden Umwelteinflüssen ergeben, in der Netzplanung und dem Netzbetrieb angemessen Rechnung zu tragen, ist eine Überprüfung der derzeitigen Planungs- und Betriebsgrundsätze und eine Anpassung an ihre zukünftigen Anforderungen dringend vonnöten. Im Fokus des Teilvorhabens der BUW steht daher die Ableitung zukunftsgerechter Grundsätze zur Planung und zum Betrieb von klimaresilienten Verteilnetzen. In Zusammenarbeit mit dem Projektkonsortium werden dabei zunächst die Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastrukturen analysiert und in Netzrisikokarten ausgewiesen. Anschließend wird der Nutzen verschiedener planerischer und betrieblicher Handlungsoptionen als Gegenmaßnahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels evaluiert. Resultierende Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden veröffentlicht, sodass auch nicht direkt am Projekt beteiligte Verteilnetzbetreiber ihre Planungs- und Betriebsgrundsätze hinreichend überarbeiten können.

Entwicklung Flex-Wärmepumpe, Teilvorhaben: Voruntersuchungen und Entwicklung Flex-Wärmepumpe

Wärmepumpen werden bei der Wärmeversorgung der Zukunft (Stichworte: Wärmewende, Sektorenkopplung, 'bezahlbares Heizen') eine große Rolle spielen. Unter Nutzung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie können sie die unterschiedlichsten Wärmequellen (z.B. Abwärme oder Umweltwärme) auf ein nutzbares Temperaturniveau heben. Sogenannte 'kalte' Netze (Wärmenetze der neuesten Generation) können insbesondere in neu zu erschließenden Gebieten als Quelle dienen. Dezentral können dann Raumwärme und Warmwasserbereitung getrennt voneinander und sehr energieeffizient 'erzeugt' werden. Geplant ist die Entwicklung einer für unterschiedliche Anwendungen flexibel einsetzbaren Wärmepumpe (Flex-WP) auf Basis natürlicher zeotroper Kältemittelgemische mit einem mittleren bis hohen Temperaturgleit sowohl auf der kalten als auch auf der warmen Seite im Leistungsbereich von ca. 50 kW. Damit können große Spreizungen zwischen Vor- und Rücklauf sowohl auf der Wärmequellen- als auch -senkenseite genutzt bzw. erzeugt werden. Durch den Temperaturgleit bei der Wärmeübertragung passt sich die Wärmepumpe sehr energieeffizient an die Temperaturen der externen Medien an. Im Vergleich zu Wärmepumpen mit Einstoffkältemitteln bzw. azeotropen Gemischen sind Effizienzsteigerungen von bis zu 20% möglich. Allerdings ist die technische Umsetzung insbesondere in den Wärmeübertragern ein seit Jahrzehnten bekanntes, aber ungelöstes Problem. Die Entwicklung einer grundsätzlichen, technischen Lösung ist ein wesentlicher Schwerpunkt und stellt ein hohes Risiko dar. Entsprechend dem weltweit anvisierten Ausstieg aus fluorierten Kältemitteln (auch europäische 'F-Gase-Verordnung') sollen natürliche Kältemittel zum Einsatz kommen. Die geplante Verwendung von brennbaren Kohlenwasserstoffen erfordert dabei die Erarbeitung von Sicherheitskonzepten für die Innen- und Außenaufstellung. Dies reicht von der Begrenzung der Füllmenge über die Vermeidung von Leckagen und Zündquellen bis hin zur Detektion von Undichtheiten (Text abgebrochen)

Entwicklung Flex-Wärmepumpe, Teilvorhaben: Konstruktion und Erprobung Flex-Wärmepumpe

Wärmepumpen werden bei der Wärmeversorgung der Zukunft (Stichworte: Wärmewende, Sektorenkopplung, 'bezahlbares Heizen') eine große Rolle spielen. Unter Nutzung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie können sie die unterschiedlichsten Wärmequellen (z.B. Abwärme oder Umweltwärme) auf ein nutzbares Temperaturniveau heben. Sogenannte 'kalte' Netze (Wärmenetze der neuesten Generation) können insbesondere in neu zu erschließenden Gebieten als Quelle dienen. Dezentral können dann Raumwärme und Warmwasserbereitung getrennt voneinander und sehr energieeffizient 'erzeugt' werden. Geplant ist die Entwicklung einer für unterschiedliche Anwendungen flexibel einsetzbaren Wärmepumpe (Flex-WP) auf Basis natürlicher zeotroper Kältemittelgemische mit einem mittleren bis hohen Temperaturgleit sowohl auf der kalten als auch auf der warmen Seite im Leistungsbereich von ca. 50 kW. Damit können große Spreizungen zwischen Vor- und Rücklauf sowohl auf der Wärmequellen- als auch -senkenseite genutzt bzw. erzeugt werden. Durch den Temperaturgleit bei der Wärmeübertragung passt sich die Wärmepumpe sehr energieeffizient an die Temperaturen der externen Medien an. Im Vergleich zu Wärmepumpen mit Einstoffkältemitteln bzw. azeotropen Gemischen sind Effizienzsteigerungen von bis zu 20% möglich. Allerdings ist die technische Umsetzung insbesondere in den Wärmeübertragern ein seit Jahrzehnten bekanntes, aber ungelöstes Problem. Die Entwicklung einer grundsätzlichen, technischen Lösung ist ein wesentlicher Schwerpunkt und stellt ein hohes Risiko dar. Entsprechend dem weltweit anvisierten Ausstieg aus fluorierten Kältemitteln (auch europäische 'F-Gase-Verordnung') sollen natürliche Kältemittel zum Einsatz kommen. Die geplante Verwendung von brennbaren Kohlenwasserstoffen erfordert dabei die Erarbeitung von Sicherheitskonzepten für die Innen- und Außenaufstellung. Dies reicht von der Begrenzung der Füllmenge über die Vermeidung von Leckagen und Zündquellen bis hin zur Detektion von Undichtheiten (Text abgebrochen)

Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation, Teilvorhaben: Energieoptimierte Schutzverfahren zur Integritätsprüfung von IoT-Geräten

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Im Teilvorhaben der PHYSEC werden dazu energieoptimierte Schutzverfahren zur Integritätsprüfung von IoT-Geräten entwickelt und dem Standardisierungsprozess zugeführt. Dabei werden physikalische Eigenschaften von Kommunikationssignalen gemessen und mittels ML-basierten Verfahren ausgewertet.

Entwicklung eines laserbasierten Hochgeschwindigkeitsschweißprozesses und Analyse der Beeinflussung des thermischen Verzuges beim Fügen von metallischen Stahlfolien

Wissen für angewandte Nachhaltigkeit an deutschen Hochschulen, Teilprojekt C: Campus Suffiziente Nutzungskonzepte

Großräumige Integrierte Gesamt-Analyse des tiefengeothermischen Potentials und seiner synergetischen Nutzung im Großraum München, Teilprojekt: Bewertungsmodell und Management zur synergetischen Reservoirnutzung

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