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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.

Hypothermie als Anpassung zur Energieeinsparung in Zeiten der Unterernährung

In marinen Ökosystemen kann der Klimawandel zu einem geringeren Nahrungsangebot und einer Zunahme von Extremwettern führen. Tiere, die unter diesen Bedingungen leben, müssen die physiologischen Prozesse anpassen, die für das Wachstum, das Überleben und die Fortpflanzungsfähigkeit entscheidend sind. Ein grundlegender Prozess in der ökologischen Energetik ist die Thermoregulation, und Sturmvögel reagieren mit Hypothermie auf Mangelernährung. Ziel der geplanten Studie ist es, Anpassung von Seevögeln an vorhersehbare und unvorhersehbare Schwankungen in der Versorgung besser zu verstehen. Dafür werden wir Thermoregulationsmuster untersuchen, einerseits von brütenden (fastenden) Altvögeln in Reaktion auf die vorhersehbare Abnahme der Körperreserven und andererseits von Nestlingen, die von der elterlichen Versorgung abhängig sind, und damit unvorhersehbare Schwankungen in der Versorgung erfahren. Wir werden die thermoregulatorischen Anpassungen identifizieren, die Nestlingen helfen, eine positive Energiebilanz zu erreichen, wenn sie unregelmäßigen Fütterungen erfahren. Bei Altvögeln untersuchen wir Schlüsselereignisse im Jahreszyklus, nämlich das Fasten während der Brutzeit und die Schlupfzeit der Küken. Mithilfe von RFID-Temperaturaufzeichnungen und CaloBox-Stoffwechselmessungen werden wir ermitteln, wie viel Energie durch eine Absenkung der Körpertemperatur eingespart werden kann. Wir werden auch feststellen, welche Folgen dies für die Entwicklung des Nestlings hat. Als Modellart für die Untersuchung von Hypothermie werden wir Dünnschnabel-Walvögel untersuchen, eine kleine Seevogelart, die in kalten Wetterbedingungen brütet und in der subantarktischen Meeresumwelt einem schwankenden Nahrungsangebot ausgesetzt ist.

Winterlicher und sommerlicher Waermeschutz eventuell Strahlenbelastung

Messungen ueber einfallende Globalstrahlung und Teilstrahlung. Wechselwirkung mit (Bau)-Materialien; Verbesserung des Strahlungsschutzes; Waermefluss und Temperaturmessungen an Bauwerken und Baukoerpern.

Zur Ermittlung der Materialeigenschaften von Kalksandsteinen in Verbindung mit Moertel nach DIN 1053 unter Hochtemperaturbeanspruchung als Grundlage fuer brandschutztechnische Nachweise

Das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk wurde bisher ausschliesslich durch Brandpruefungen gemaess DIN 4102 Teil 2 und Teil 3 an praxisgerechten, grossformatigen Bauteilen nachgewiesen. Ueber das Hochtemperaturverhalten von Kalksandsteinen und Moerteln sowie der Kombination Stein/Moertel lagen weltweit bisher kaum Ergebnisse vor. Im vorliegenden Forschungsbericht werden die Ergebnisse der Untersuchungen unter erhoehten Temperaturen zur Bestimmung der thermischen und mechanischen Materialeigenschaften von ausgewaehlten Kalksandsteinen und Moerteln vorgestellt und bewertet. Zur Ermittlung der thermischen Materialkennwerte wurden zahlreiche Temperaturmessungen aus den oa Bauteilpruefungen ausgewertet. Ausserdem wurden nach der Entwicklung der dafuer erforderlichen Pruefmaschine erste Warmkriechversuche mit instationaerer Erwaermung an Mauerwerksabschnitten durchgefuehrt. Hierbei wurde der Einfluss von Stoff- und Lagerfugen - vermoertelt oder stumpf gestossen - auf die thermische Dehnung und Gesamtdehnung unter Last ermittelt. Die erzielten Ergebnisse wurden derart aufbereitet, dass sie in einem Parallelvorhaben als Rechengrundlagen eines rechnerischen Nachweisverfahrens fuer das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk verwendbar sind.

Kuestenprogramm der BfG - Transport und Austauschvorgaenge in Aestuarien

Zweck und Ziel: Mit den Untersuchungen sollen in Aestuarien die Einfluesse der Gezeiten, der morphologischen Struktur und der Meteorologie (Wind) auf die Transport- und Vermischungsvorgaenge aufgezeigt werden, wobei eine qualitative und quantitative Erfassung lokaler hydrodynamischer Vorgaenge angestrebt wird. Besondere Aufmerksamkeit richtet sich hierbei auf die Laengsvermischung in den Rinnen und die Quervermischung mit den seitlich angrenzenden Flachwasserzonen. Die vorgesehenen Messungen, die in der Jade und im Weseraestuar erfolgen sollen, dienen der Gewinnung von Basisdaten fuer mathematische Modelle. Ausfuehrung: Meteorologische Daten werden in den Sommer- und Herbstmonaten in der Naehe des Leuchtturms Hoher Weg von einer auf Magnetband registrierenden Messeinrichtung erfasst. Temperatur- und Stroemungsmessungen erfolgen im umliegenden Aestuargebiet. Ergaenzend dazu werden kombinierte Quer- und Laengsprofile (Temperatur, Leitfaehigkeit und Sauerstoffgehalt) in Jade und Weser aufgenommen. Ergebnisse: Durch die Laengs- und Querprofilmessungen konnten ueber die zeitlich und oertlich in ihren Auswirkungen veraenderlichen Einflussgroessen, wie industrielle Waermeeinleitungen, Waermeaustausch mit der Atmosphaere sowie seeseitiger An- und Abtransport von Waerme, mannigfaltige Informationen gewonnen werden. Die langjaehrigen Messungen im Weser-Aestuar und in der Jade lieferten insbesondere Erkenntnisse ueber die Groessenordnung der einzelnen Transportvorgaenge.

Die thermische Struktur und Zirkulationsmuster: Messung und Modellierung

Aufbau von Wetterdaten-Zeitreihen

Die FAWF betreibt 28 forstmeteorologische Messstationen in Waldgebieten von Rheinland-Pfalz. Kontinuierlich werden die Messreihen auf Plausibilität geprüft, ausgewertet und als Tageswerte sowie Datenplots aufbereitet und bereitzustellen. Die gemessenen Rohdaten der einzelnen Klimastationen wurden kontinuierlich in eine Datenbank (MEVIS - modulares Messwerterfassungs- Verarbeitungs- und Informationssystem für Umweltmessdaten) an der FAWF übernommen. Wenn lückenbehaftete Datenreihen auftreten, werden diese Datenlücken mit mathematisch fundierten Approximationsverfahren im Lückenersatzprogramm METEODATA (Vers. 2.4.1.) geschlossen. Zur Visualisierung der Klimadaten im Internet wurde eine webfähige Klimadatenbank entwickelt, die derzeit im Testbetrieb läuft.

Solarfeld-Messungen zur Steigerung der Performanz

Das Ziel von LEIA ist es, smarte Steuerungsstrategien sowie Lösungen für Betrieb und Wartung auf einem vorkommerziellen Entwicklungsniveau am Beispiel eines kommerziellen Solarturmkraftwerks in Chile zu kombinieren und zu integrieren. LEIA wird sich technologischen und industriellen Hindernissen in Bezug auf den zentralen Receiver sowie das Heliostatfeld stellen. Durch die Verwendung intelligenter Kalibrierungsverfahren sollen Kosten gesenkt und dadurch strategische Vorteile auf dem Markt für punktfokussierende Systeme (solare Turmkraftwerke) geschaffen werden, die wiederum gesteigerte Attraktivität für Investoren schaffen. LEIA ist ein internationales Verbundvorhaben mit den deutschen Partnern DLR und CSP Services, dem assoziierten Partner Siemens Energy, sowie vier spanischen Partnern aus Forschung und Industrie. Außerdem steht zu Demonstrationszwecken das chilenische Kraftwerk Cerro Dominador zur Verfügung. In mehreren Arbeitspaketen werden Kalibrier-, Monitoring- und Charakterisierungsverfahren aus der Forschung auf den Stand von Prototypen gebracht, welche im Anschluss von der Industrie zur Produktreife kommen sollen. Genauer handelt es sich um die indirekte Messung der Flussdichte auf der Receiveroberfläche, der Messung der ortsaufgelösten Temperatur des Receivers, der Receivereffizienz, sowie der ortsaufgelösten Verschmutzung des Solarfelds. Im zweiten Teil des Vorhabens werden diese Entwicklungen getestet und es wird evaluiert auf welche Weise diese Entwicklungen in ein Gesamtsystem zur intelligenten Steuerung und Wartung von Solarturmkraftwerken einfließen können.

Untersuchungen an einer Erdreich-Waermepumpe fuer den Heizungsbetrieb

Die Anlage besteht aus einer Sole/Wasser-Waermepumpe WPSI17 der Firma Siemens und einem 265 m2 grossen Erdreich-Waermetauscher. Angeschlossen ist ein Messwerterfassungssystem mit zur Zeit 42 Temperaturmessstellen zur Kurzzeitmessung (einige Stunden) sowie zur Langzeitmessung bis zu einem Jahr. Nach der Neukalibrierung der diversen Erdtemperaturfuehler werden Untersuchungen des thermischen Verhaltens des Erdreichs vorgenommen. Zur Zeit ist die Anlage wegen benachbarten Umbauarbeiten ausser Betrieb.

Dezentrales IoT-System zur Steuerung von Aktorik durch Sensorik im Agrarsektor

Zielsetzung: Das Vorhaben hat das Ziel, ein innovatives, dezentrales IoT-System zu entwickeln, das die Bewässerung und Agrarprozesse im Weinbau sowie in anderen landwirtschaftlichen Betrieben revolutionieren soll. Mithilfe hochmoderner Sensorik und Künstlicher Intelligenz (KI) soll der Trockenstress von Pflanzen in Echtzeit überwacht werden , um datenbasierte, intelligente Bewässerungsentscheidungen zu treffen. Dadurch soll der Wasserverbrauch signifikant reduziert werden - Schätzungen zufolge um bis zu 30 %, was Millionen von Litern Wasser jährlich entspricht. Dies trägt nicht nur zur Schonung wertvoller Süßwasserressourcen bei, sondern schützt auch die Grundwasserqualität und unterstützt die nachhaltige Nutzung von Ressourcen. Der Anlass für das Projekt liegt in den zunehmenden Herausforderungen, vor denen die Landwirtschaft angesichts des Klimawandels steht. Längere Trockenperioden, steigende Temperaturen und die globale Wasserknappheit setzen traditionelle Bewässerungsmethoden unter Druck, die oft ineffizient und verschwenderisch sind. Laut dem Weltwasserbericht der Vereinten Nationen von 2021 werden etwa 69 % des weltweit verfügbaren Süßwassers in der Landwirtschaft genutzt, wobei ineffiziente Praktiken wie Großflächenberegnung erhebliche Verluste verursachen. Besonders in Weinbauregionen führt die übermäßige Nutzung von Wasser zu ökologischen und wirtschaftlichen Problemen. Das Vorhaben möchte diese Problematik adressieren, indem es innovative Technologien einsetzt, die den Wasserverbrauch optimieren und die landwirtschaftliche Produktivität erhöhen. Darüber hinaus verfolgt das Projekt einen umfassenden Ansatz: Neben der Entwicklung und Erprobung von Sensorik und Hardware wird eine KI-basierte Bewässerungssteuerung entwickelt , die in realen landwirtschaftlichen Betrieben getestet wird. Das IoT-System ermöglicht eine präzise und ressourcenschonende Bewässerung in der Landwirtschaft. Dazu werden Sensoren zur Messung von Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Pflanzenzustand in einer Pilotanlage installiert. Die erfassten Daten werden über eine drahtlose Infrastruktur in eine Cloud übertragen, wo sie verarbeitet und analysiert werden. Eine KI wertet die Daten aus, erkennt Zusammenhänge zwischen den Messwerten und dem Trockenstress der Pflanzen und steuert die Bewässerung automatisch.

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