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Tierische Schaderreger: Frostspanner

Der Frostspanner gehört zu den bedeutendsten Schadorganismen an Obst- und Laubgehölzen. Seine Raupen können im Frühsommer zu beträchtlichen Schäden an Blättern, Knospen und unreifen Früchten führen. Je nach Jahr und Witterung verursacht er unterschiedlich starke Schäden. Monitoring Flugverlauf Lebensweise Maßnahmen Im Fangzeitraum von Anfang November bis Ende Dezember werden an zwei bis drei Standorten an Eichen, Buchen, Hainbuchen und Obstbäumen die Frostspanner kontrolliert. Die Arten Operophtera brumata und Operophtera fagata werden dabei zusammen erfasst. In der Regel wird der Schwarmflug des Frostspanners mit Leimringen, die um Bäume angebracht werden, überwacht. Seit 2014 ebenfalls mit Pheromonfallen. Dabei werden nur die männlichen Falter mit einem Sexualduftstoff angelockt, jedoch keine Weibchen. Die Leimringüberwachung ermöglicht, dass auch der Anteil der Weibchen, die „klettern“ müssen und ebenfalls kleben bleiben, miterfasst wird, wobei die Anzahl der Weibchen pro cm Leimring meist unter der kritischen Zahl* von 1 bzw. 0,8 liegt. * Kritische Zahl: Steigt die kritische Zahl über 1 bzw. bei vorgeschädigten Buchen über 0,8 muss mit starkem Fraß bis zum Kahlfraß durch die Raupen im kommenden Frühjahr gerechnet werden Die Überwachung der Frostspanner mittels Leimringe, die bereits Anfang der 1970er Jahre in Berlin-Pankow/Blankenfelde begonnen und bis 2022 in Berlin-Mitte/Tiergarten ausgeweitet wurde, ist im Jahr 2023 eingestellt worden. Die Methode der Überwachung des Frostspanners beschränkte sich ab dem Jahr 2023 nur noch auf Pheromonfallen. Diese wurden an 2 Standorten – Neukölln (Britz) und Berlin Lichtenrade aufgehängt. Durch diese Methode werden jedoch nur die männlichen Falter angelockt. Eine Aussage über den Anteil der Weibchen kann daher nicht getroffen werden. Für diese Art des Monitorings hat man sich vordergründig entschieden, um Nicht-Zielorganismen zu schützen. Im Vergleich der Mittelwerte zeichneten sich die Jahre 2014 und 2018 als die stärksten Flugjahre aus. Beide Jahre waren in Berlin überdurchschnittlich warm und sonnig, die Bedingungen waren für die Entwicklung der Frostspanner daher optimal. Ab 2022 waren die Fangzahlen rückläufig und verzeichnen seit 2024 wieder einen leichten Anstieg. Der Winter 25/26 bot optimale Bedingungen für die Entwicklung der Frostspannerfalter. Daraus resultierend konnten viele Falter gefangen werden. Anhand der Fangzahlen ist mit einem starken Fraß der Larven im Frühjahr auszugehen! Der Flugverlauf des Frostspanners begann Anfang November bei niedrigen Nachttemperaturen um den Gefrierpunkt. Eine Woche später wurde der Flughöhepunkt erreicht. Bereits vor dem Jahreswechsel wurde der Flug eingestellt. Somit beschränkte sich das Flugfenster der männlichen Falter auf fünf Wochen, was nicht die Regel ist. Besonders die KW 46 konnte das langjährige Mittel deutlich übertreffen. Der Flug der Frostspanner beginnt in Berlin meist Anfang November und ist abhängig vom Temperaturverlauf im letzten Entwicklungsstadium (Puppenstadium). Als erstes treten die flugfähigen Männchen auf, im späteren Verlauf dann die Weibchen. Die Falter schlüpfen tagsüber, bleiben jedoch bis zur Dämmerung im Bereich der Stammbasis und der Bodenstreu verborgen. Der Höhepunkt des Fluges ist abends. Die Männchen fliegen um die Stämme und begatten die heraufsteigenden Weibchen (sie haben nur Stummelflügel). Optimale Temperaturen für den Flug liegen zwischen 5 °C bis 10 °C. In naturnah gestalteten Gärten mit vielen unterschiedlichen Gehölzen, in denen Vögel Unterschlupf und Nahrung finden, werden die Raupen des Frostspanners kaum nennenswerte Schäden anrichten können. Die Raupen sind eine beliebte Speise für die stets hungrige Brut der heimischen Vögel. Mit Nistkästen können weitere „Helfer“ angelockt werden. Ebenfalls ist Anfang November das Anbringen von Leimringen um Obstbäume als Bekämpfungsmaßnahme möglich. Einerseits wird so festgestellt, ob überhaupt mit Frostspannerraupen bzw. ihrem Fraß im Frühsommer zu rechnen ist, andererseits wird so eine erfolgreiche Eiablage verhindert. Weitere Maßnahmen sind i.d.R. in unseren Gärten nicht erforderlich.

Energieeffizienzbasierte Regelung von dezentral gespeisten Wärme- und Kältenetzen unter Berücksichtigung von Lebensdauereffekten, Teilvorhaben: Optimale Netzregelung

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 Energieverluste 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- Instandhaltung' abgeschätzt werden. Zudem sollen diesbezüglich neue, KI-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 soll sowohl ein modellprädiktiver als auch ein KI-basierter Ansatz zur optimalen Netzregelung entwickelt und im praktischen Einsatz erprobt werden. Teilvorhaben: Physikalische Modellierung und Regelungsentwurf Im Rahmen dieses Teilvorhabens werden bestehende Netzmodelle zur hydraulischen Simulation von Fernwärmenetzen um thermische Komponenten (Temperaturverläufe, Energieverluste) erweitert. Zudem wird das Simulationsmodell für die Verwendung im Rahmen modellprädiktiver Regelungen angepasst, welche ebenfalls in diesem Teilvorhaben entwickelt und implementiert werden soll. Neben dem modellprädiktiven Ansatz werden die vorhandenen Messdaten verwendet, um den KI-basierten Ansatz zu trainieren. Die beiden Ansätze sollen abschließend beim Projektpartner Stadtwerke München implementiert und ausgiebig getestet werden.

Schlüsseltechnologie für Supraleitende Strombegrenzer für die Anwendung in Höchstspannungsnetzen von 380 kV, Teilvorhaben: Entwicklung einer 380 kV Durchführung für kryogene Temperaturen

Die Durchführung ist für das Gesamtvorhaben ein essenzieller Bestandteil. Sie wird benötigt, um beim resistiven supraleitenden Strombegrenzer (eng. super conducting fault current limiter, kurz: SFCL) das elektrische Potential sicher durch die geerdete Kryostathülle zu den Hochtemperatur-Supraleiter-Elementen (kurz: HTS-Elemente) zu leiten. Dabei ist in erster Linie die dielektrische Auslegung entscheidend. Üblicher Anwendungsfall einer Durchführung ist die Leitung der Hochspannung durch eine geerdete Wand oder ein Gehäuse von einer Isolierstoffumgebung in eine andere (z.B. Luft/Öl, Luft/Gas). Im vorliegenden Fall besteht die Isolierstoffumgebung jedoch aus tiefkaltem Stickstoff, der sowohl als Flüssigkeit als auch als Gas vorliegen kann. Die dielektrischen Eigenschaften von flüssigem Stickstoff sind nur teilweise bekannt. Die technische Auslegung einer 380 kV-Durchführung für den Einsatz im flüssigen Stickstoff gilt somit als technisches Neuland. Ebenfalls wichtig ist die Betrachtung des thermomechanischen Verhaltens. Während sich die eine Seite der Durchführung in flüssigem Stickstoff befindet, ragt die andere Seite aus dem Kryostaten heraus und erfährt somit Umgebungstemperatur. Über die gesamte axiale Länge der Durchführung besteht also ein Temperaturunterschied von etwa 200 K wodurch sich im Isoliermaterial thermische Spannungen aufbauen. Hinzu kommt aufgrund der Anforderung eines Nennstromes von 5 kA und einer dadurch erhöhten Leitertemperatur ein Temperaturgradient in radialer Richtung. Insbesondere der initiale Füllvorgang des Kryostaten mit flüssigem Stickstoff stellt dabei eine thermodynamische Belastung dar. Da die Durchführung und ihr Flansch Teil der Kryostat-Hülle sind, müssen entsprechende Anforderungen an die Dichtigkeit und die Druckbeständigkeit berücksichtigt werden. Ziel des Vorhabens ist es also eine Durchführung zu entwickeln, herzustellen und einer Typprüfung zu unterziehen, die für den Einsatz im SFCL unter kryogenen Bedingungen geeignet ist.

Cicer arietinum und Secale cereale - Anpassung an den Klimawandel durch Entwicklung trockentoleranter Pflanzenbausysteme

Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft von Urbanen Wärmeinseln im Untergrund von China und Deutschland - Konsequenzen für die geothermische Nutzung

Städte haben ihre Wurzeln im Untergrund. Hier befinden sich die Fundamente von Gebäuden und ein wesentlicher Anteil der urbanen Infrastruktur. Zugleich dient der Untergrund als Wasserreservoir und als Quelle für erneuerbare Energie. Ein bisher wenig beachtetes Phänomen sind die sogenannten Urbanen Wärmeinseln im Untergrund (UWIU), die sich oft unbemerkt über Jahrzehnte ausbreiten. Sie reichen häufig über das gesamte Stadtgebiet, in dem erheblich höhere Boden- und Grundwassertemperaturen zu finden sind als in der ungestörten, ländlichen Umgebung. Die Ursachen hierfür sind vielfältig und gerade die langfristige Entwicklung von UWIUs ist noch heute ungeklärt. Um Empfehlungen für eine möglichst proaktive Nutzung des städtischen Untergrunds in der Zukunft zu erstellen, gilt es, die treibenden Prozesse und Faktoren zu ergründen, die UWIUs in verschiedenen Städten verursachen. Das Kernthema dieses Projekts ist, erstmalig die thermischen Bedingungen unter zwei chinesischen und deutschen Städten, Nanjing und Köln, zu vergleichen. Die teilnehmenden Wissenschaftler haben weitreichende Erfahrung in der Erforschung von UWIUs in ihren Ländern und in Vorarbeiten bereits eine umfassende Datenbasis von Boden- und Grundwassertemperaturen gesammelt. Kernziel ist es, diese mit einem neuen gemeinsamen Messprogramm zu aktualisieren und aus der vergangenen und aktuellen Entwicklung der beobachteten UWIUs auf die zukünftige Temperaturentwicklung im Untergrund zu schließen. Dies wird erreicht durch ergänzende Laborversuche und umfassende numerische Simulationen, die insbesondere die zeitliche Entwicklung der Landnutzung berücksichtigen. Die Ergebnisse für die Städte in Deutschland und China werden verglichen und so individuell von gemeinsamen Charakteristiken unterschieden. Auf diese Weise werden allgemeingültige Zusammenhänge erschlossen, die sich auch auf weitere weniger erforschte Städte übertragen lassen und dort Prognosen zur zukünftigen UWIU-Entwicklung ermöglichen.

Abmilderung von Klima-basierten Risiken durch Verbesserung von Wetter Vorhersagen mit Hilfe von Copula basierten Methoden für die Nachbearbeitung von ensemble Vorhersagen

Zuverlässige und genaue Wettervorhersagen spielen eine entscheidende Rolle für das Verständnis sowie die Begrenzung von Risiken, die sich aus dem Klimawandel ergeben, ebenso sind sie entscheidend für die Vorhersage von Output aus erneuerbaren Energiequellen. Heutzutage wird Wettervorhersage über numerische Wettermodelle betrieben. Das Ergebnis eines Modell-Laufes ist eine einzelne deterministische Vorhersage für zukünftige Wetterereignisse. Um die Unsicherheit in so einer Vorhersage quantifizieren zu können, ist es gängige Praxis geworden, ein Ensemble von numerischen Vorhersagen zu verwenden. Dieses Ensemble wird erzeugt, indem man das Wettermodell mehrfach laufen lässt, und jeder Lauf mit jeweils modifizierten Anfangsbedingungen und/oder Modellformulierungen gestartet wird. Das daraus resultierende Vorhersage Ensemble ist aber typischerweise ungenügend kalibriert und benötigt deshalb statistische Nachbearbeitung. Es wurden bislang bereits verschiedene statistische Modelle zur Nachbearbeitung solcher Ensemble Vorhersagen entwickelt, welche auf unterschiedliche Anforderungen z.B. der betrachteten Wetter Variablen zugeschnitten sind. Insbesondere wird es immer wichtiger diese Modelle dahingehend zu erweitern, dass sie räumliche und zeitliche Abhängigkeiten sowie Abhängigkeiten zwischen Wetter Variablen explizit berücksichtigen. Dieses Projekt hat zum Ziel neue Arten von statistischen Modellen zur Nachbearbeitung zu entwickeln, welche auf vine copula basieren. Diese erlauben sehr flexible und Datenbasierte Modellierung aller Arten von multivariater Abhängigkeiten. Konkretes Ziel ist die Entwicklung von vine copula basierten Modellen, die speziell auf verschiedene Wetter Variablen zugeschnitten sind, wie z.B. Temperatur, Windgeschwindigkeit, Niederschlag, Bewölkung und Sonneneinstrahlung. Die vine copula basierte Quantilregression wird dabei auch angepasst, um Wetter Variablen die mit erneuerbaren Energien in Zusammenhang stehen gleichzeitig nachzubearbeiten und in Vorhersagen der entsprechenden gewonnene Nutzleistung zu transformieren. Im nächsten Schritt sollen diese Modelle auf die multivariate Situation erweitert werden, indem sie Abhängigkeiten in der Zeit, im Raum und zwischen Wetter Variablen direkt modellieren, und nach Möglichkeit sogar alle diese Arten von Abhängigkeiten simultan erfassen. Die hier entwickelten Modelle sollen im Statistik Progammpaket R implementiert, und in einer Studie zur Vorhersage-Qualität und Kalibration mit Standard-Modellen vergleichen werden.

Weiterentwicklung und Erprobung eines Hochtemperaturwärmespeichers mit innovativer Füllkörpertechnologie und Luft als Wärmeträger in der Keramikindustrie, Teilvorhaben: Entwicklung des Filterspeichermaterials, Implementierung und Analyse der Eigenschaften in einem Demonstrator

Im Projekt LuftBlock soll die Hochtemperatur-Wärmespeicherlösung der Firma Kraftblock weiterentwickelt und bei hohen Temperaturen mit gasförmigem Wärmeträger bei der Firma Comet in industriellem Maßstab demonstriert werden. Damit wird einerseits die Rückgewinnung einer großen Menge gespeicherter Wärme für einen Batch-Prozess, und andererseits gleichzeitig die damit verbundene Möglichkeit der kosteneffizienten Teilelektrifizierung eines Gasheizprozesses in der Anwendung realisiert. Herausforderungen, die dabei im Projekt adressiert werden, sind: - Direkte Nutzung der Abluft aus industriellen Prozessen, die u.U. mit Stäuben oder Kondensaten beaufschlagt ist - Verständnis der plastischen Verformung der Speicherwände in Schüttgutspeichern durch zyklische thermische Belastung. Ableitung von Auslegungsregeln zur Vermeidung von Materialversagen bei gleichzeitigen Materialeinsparungen - Optimale Integration in den bestehenden Prozess im Bezug auf Auslegung/Dimensionierung der einzelnen Komponenten und Betriebsführung des Speichers Ziel des geplanten Vorhabens ist es daher, Hindernisse zu überwinden, die bisher eine breite kommerzielle Einführung von Schüttgutspeichern verhindert haben oder kostentreibende Konstruktionslösungen und Überdimensionierungen erforderlich machten.

Kontinuierlich selbstlernende Vorhersagemethoden und Services in smarten Energiemärkten und -netzen, Teilvorhaben: Entwicklung innovativer Methoden für Windleistungsprognosen

Akustische Strukturüberwachung von Druckbehältern und Wärmetauschern der chemischen Industrie bei erhöhten Temperaturen, Teilvorhaben: Entwicklung und Charakterisierung hochtemperaturfähiger Wandler

Untersuchungen zur regenerativen und emissionsarmen Wärmebereitstellung mit grünem Ammoniak durch Integration eines Ammoniakcrackers am Industrieofen - NH3-Cracker am Industrieofen

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