Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Angewandte Geologie durchgeführt. Der vorliegende Teilprojektantrag ist Teil des Verbundprojektes SALAM 2, das auf den Ergebnissen der SALAM-Studie, einem Teilprojekt des jüngst abgeschlossenen BMBF-finanzierten SMART-MOVE Verbundvorhabens aufbaut. Zentrales Ziel des gemeinschaftlich mit Kooperationspartnern aus Israel, Palästina und Jordanien geplanten Forschungsvorhabens SALAM 2 ist die Entwicklung grenzüberschreitender integraler Wassertransferstrategien zur Lösung des Wasserdefizitproblems der Region und Implementierung des IWRM-Konzeptes in den Partnerländern. Mit einer regionalen Wasserstrategie sollen außerdem Beiträge zur Anpassung an den Klimawandel, Rehabilitierung von Ökosystemen, Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele der UN (SDGs) sowie zur Sicherung politischer Stabilität durch die Vermeidung einer Ausweitung der Wasserkrise geleistet werden. SALAM 2 schafft im Wesentlichen die wissenschaftlichen Grundlagen für die Realisierung des oben genannten zentralen Projektziels, wobei innovative Methoden, Werkzeuge, Strategien und Konzepte erarbeitet werden sollen, mit denen Entscheidungsunterstützung u.a. zu folgenden wasserwirtschaftlichen Herausforderungen geleistet werden kann: a) zur Technologieauswahl für die Meerwasserentsalzung (MWE), b) zur Kostenminimierung der MWE durch erneuerbare Energien, c) zur optimalen Mehrzweckbewirtschaftung des See Genezareth, d) zur Zwischenspeicherung und Bewirtschaftung von Süßwasser in Aquifersystemen, e) für den nachhaltigen, energie- und kosteneffizienten Ausbau der Wasser- und Abwasserinfrastruktur, f) für die Bewirtschaftung des behandelten Abwassers zwecks Wiedernutzung, g) für einen Wasser- und Wasser-Energie-SWAP zwischen den Partnerländern sowie h) zur Stärkung der institutionellen Entwicklung zwecks Verankerung des IWRM-Konzeptes. Im Rahmen des Vorhabens soll weiterhin ein GIS-basiertes Experten-System zur Umsetzung der Projektziele konzeptionell entwickelt und bereits in Phase 2 teilweise implementiert werden.
Das Projekt "Heterothermie und Torpor als Energie sparende Strategien bei antarktischen Sturmschwalben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie, Bereich Tierökologie und Spezielle Biologie durchgeführt. Buntfuß-Sturmschwalben Oceanites oceanicus sind die kleinsten endothermen Tiere, die in der Antarktis brüten. Durch ihre geringe Körpergröße und die daher eingeschränkte Möglichkeit Energie zu speichern, brauchen Buntfuß-Sturmschwalben effiziente Strategien um mit vorhersehbaren aber auch mit unvorhersehbaren Perioden von Futterknappheit zurechtzukommen. Sowohl während einer Brutsaison als auch zwischen verschiedenen Brutsaisons wurden für diese Art starke Schwankungen der Futterverfügbarkeit beobachtet. In der geplanten Studie werden wir untersuchen wie junge Buntfuß-Sturmschwalben durch Heterothermie als physiologische Strategie ihren Energieumsatz optimieren und wie Torpor als Überlebensstrategie während unvorhergesehener Futterknappheit genutzt werden kann. Wir werden untersuchen, welchen Einfluss der Ernährungszustand auf Körpertemperatur und die Energieumsatz im Ruhezustand (Ruheumsatz) hat und ob diese mit der Außentemperatur zusammenhängen. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede der Futterverfügbarkeit werden wir den Tagesrhythmus der Körpertemperatur und der Ruheumsatz untersuchen. Wir werden testen, ob Buntfuß-Sturmschwalben ihre Körpertemperatur und ihren Ruheumsatz während dem Tag, wenn die adulten Vögel nicht zum Füttern kommen können, strategisch herunterfahren. Außerdem werden wir die Gründe und Folgen individueller Unterschiede im heterothermischen Verhalten der Nestlinge untersuchen. Wir erwarten, dass Körperfunktionen wie Wachstum oder die Investition in das Immunsystem mit sinkender Körpertemperatur eingeschränkt werden und dass Küken, die weniger häufig von ihren Eltern gefüttert werden, häufiger Torpor nutzen. Somit könnte Heterothermie bei Küken der Sturmschwalben durch einen Trade-off zwischen verringerten Energiekosten und der Investition in Körperfunktionen, die schlussendlich die Überlebenschancen bis zur Brutzeit bestimmen, Auswirkungen auf ihre biologische Fitness haben. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede in der Futterverfügbarkeit, werden wir die Heterothermie der Küken während Unwetterperioden, wie zum Beispiel während Schneestürmen, untersuchen. Schneestürme werden nach Vorhersagen der Klimamodelle in der Region in Zukunft häufiger auftreten und in dieser Zeit sind die Eingänge der Bruthöhlen häufig blockiert. Diese Studie hat daher Auswirkungen auf die Anpassungsfähigkeit der Art an den Klimawandel, sowohl im Zusammenhang mit der verringerten Futterverfügbarkeit, die vor allem durch die Abnahme des Antarktischen Krills hervorgerufen wird, als auch durch ein vermehrtes Auftreten von Schneestürmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Digitaler Zwilling zur ML-basierten Optimierung des technischen Gebäudebetriebs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BUILD.ING Consultants + Innovators GmbH durchgeführt. Für energieoptimierte und klimaneutrale Gebäude, für deren effiziente und wirtschaftliche Betriebsführung sowie für die Integration von erneuerbaren Energien sind smarte Monitoring- und Energiemanagementsysteme sowie Strategien zur verbesserten Automatisierung und Betriebsführung eine zwingende Voraussetzung. Ebenso die Einbindung von unterschiedlichen Energieerzeugern und Energienutzern und die damit verbundene Notwendigkeit zur Flexibilisierung und Lastverschiebung durch thermische Energiespeicher. Kernziel dieses Vorhabens ist deshalb die Erforschung und Entwicklung von Methoden eines energetisch optimierten Betriebs von Kälteanlagen bei smarter Einbindung in andere Energiesysteme, wobei die Optimierung multivariabel (Energieeffizienz, Netzdienlichkeit im Kontext einer Sektorkopplung, Wirtschaftlichkeit, usw.) gestaltet ist. Zur Erreichung dieses Kernziels werden innovative digitale Technologien wie zum Beispiel Methoden aus den Bereichen Data Science und Computational Intelligence speziell für deren Einsatz für das Monitoring und die Automatisierung von Kälteanlagen erforscht und prototypisch in Labor- und insbesondere in Feldanlagen getestet. Dieses Vorhaben ist dabei durch die enge Verknüpfung von angewandter Forschung und gezieltem Transfer in die Praxis geprägt. Die Untersuchung erfolgt auf Basis eines breit angelegten Anlagenpools aus den Bereichen Gewerbe-, Industrie- und Klimakälte. Die BUILD.ING Consultants + Innovators GmbH (BCI) verfolgt das übergeordnete Ziel, KI für die Gebäudesteuerung nutzbar zu machen. Hierzu soll am Beispiel kältetechnischer Anlagensysteme im Zusammenhang mit dem Gebäude der Einsatz Maschineller Lernverfahren (ML) erprobt werden. Als Basis soll eine Co-Simulationsumgebung für ML-basierte Steuerung geschaffen werden. Über die Gebäudesimulation werden Trainingsdaten für ML gewonnen und können die erzeugten Modelle zur Anlagensteuerung vor Einsatz im realen Gebäude in der Simulationsumgebung getestet werden (Digitaler Zwilling).
Das Projekt "Monitoring the Alpine Region's Sustainability" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. Das Projekt MARS 'Monitoring the Alpine Region's Sustainability' arbeitet an der Erstellung eines integrierten Indikatorensets für die Messung und Evaluierung Nachhaltiger Entwicklung im Alpenraum. MARS gehört zum Forschungsprogramm INTERREG IIIB der Europäischen Kommission, in dem ein internationales Projektkonsortium unter der Leitung von BAK Basel Economics forscht. MARS basiert auf einer erweiterten geographischen Fassung des Alpenraumes und umfasst wichtige regionale Zentren wie Wien, Mailand, München, Lyon und Bern. In Deutschland bilden die Regierungsbezirke Oberbayern, Schwaben, Freiburg im Breisgau und Tübingen den alpinen Raum. Für diese Regionen (NUTS 2 Regionen) sowie für die Gesamtregion soll ein Datensatz zur Generierung von Umweltindikatoren erstellt werden. Dies umfasst die Bereiche: inländische Rohstoffentnahme, inländisch verarbeitete Stoffabgabe (DPO Domestic Processed Output = Emissionen, Abfälle und dissipativer Produkteinsatz), Wasserverbrauch, Energieverbrauch, Flächennutzung, sowie eine Machbarkeitsstudie für den Direkten Materialinput (DMI = inländische Rohstoffentnahme plus Importe). Zudem werden die regionalen Projektpartner aus öffentlicher Verwaltung und Politik einbezogen, um deren Bedarf an Daten und Indikatoren für eine nachhaltige Entwicklung ihrer Regionen zu berücksichtigen. Die Ergebnisse von MARS sollen in dieser Hinsicht die lokalen Akteure bei der Evaluation und Planung regionaler Politik unterstützen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Fehlersimulation, -erkennung und -diagnose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Für energieoptimierte und klimaneutrale Gebäude, für deren effiziente und wirtschaftliche Betriebsführung sowie für die Integration von erneuerbaren Energien sind smarte Monitoring- und Energiemanagementsysteme sowie Strategien zur verbesserten Automatisierung und Betriebsführung eine zwingende Voraussetzung. Ebenso die Einbindung von unterschiedlichen Energieerzeugern und Energienutzern und die damit verbundene Notwendigkeit zur Flexibilisierung und Lastverschiebung durch thermische Energiespeicher. Kernziel dieses Vorhabens ist deshalb die Erforschung und Entwicklung von Methoden eines energetisch optimierten Betriebs von Kälteanlagen bei smarter Einbindung in andere Energiesysteme, wobei die Optimierung multivariabel (Energieeffizienz, Netzdienlichkeit im Kontext einer Sektorkopplung, Wirtschaftlichkeit, usw.) gestaltet ist. Zur Erreichung dieses Kernziels werden innovative digitale Technologien wie zum Beispiel Methoden aus den Bereichen Data Science und Computational Intelligence speziell für deren Einsatz für das Monitoring und die Automatisierung von Kälteanlagen erforscht und prototypisch in Labor- und insbesondere in Feldanlagen getestet. Dieses Vorhaben ist dabei durch die enge Verknüpfung von angewandter Forschung und gezieltem Transfer in die Praxis geprägt. Die Untersuchung erfolgt auf Basis eines breit angelegten Anlagenpools aus den Bereichen Gewerbe-, Industrie- und Klimakälte. Im Rahmen des Teilvorhabens Fehlersimulation, -erkennung und -diagnose sollen Fehlerdaten anhand einer Simulationslaborkälteanlage erzeugt und für die Entwicklung von Machine Learning-Modellen zur Überwachung von Kälteanlagen genutzt werden. In einer späteren Projektphase werden diese Modelle an Feldanlagen getestet und entsprechend angepasst. Abschließend werden die Modelle Anwendern in einem Modell-Hub bereitgestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schwerpunkt KI-/ML-Workflow: Datenintegration, Modelldesign, Systemintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Trevisto AG durchgeführt. Für energieoptimierte und klimaneutrale Gebäude, für deren effiziente und wirtschaftliche Betriebsführung sowie für die Integration von erneuerbaren Energien sind smarte Monitoring- und Energiemanagementsysteme sowie Strategien zur verbesserten Automatisierung und Betriebsführung eine zwingende Voraussetzung. Ebenso die Einbindung von unterschiedlichen Energieerzeugern und Energienutzern und die damit verbundene Notwendigkeit zur Flexibilisierung und Lastverschiebung durch thermische Energiespeicher. Kernziel dieses Vorhabens ist deshalb die Erforschung und Entwicklung von Methoden eines energetisch optimierten Betriebs von Kälteanlagen bei smarter Einbindung in andere Energiesysteme, wobei die Optimierung multivariabel (Energieeffizienz, Netzdienlichkeit im Kontext einer Sektorkopplung, Wirtschaftlichkeit, usw.) gestaltet ist. Zur Erreichung dieses Kernziels werden innovative digitale Technologien wie zum Beispiel Methoden aus den Bereichen Data Science und Computational Intelligence speziell für deren Einsatz für das Monitoring und die Automatisierung von Kälteanlagen erforscht und prototypisch in Labor- und insbesondere in Feldanlagen getestet. Dieses Vorhaben ist dabei durch die enge Verknüpfung von angewandter Forschung und gezieltem Transfer in die Praxis geprägt. Die Untersuchung erfolgt auf Basis eines breit angelegten Anlagenpools aus den Bereichen Gewerbe-, Industrie- und Klimakälte. Der Schwerpunkt des Antragstellers Trevisto AG in diesem Kontext ist die Entwicklung des KI-/ML-Workflows: Datenintegration, Modelldesign, Systemintegration.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gesenkschmieden von Schrauben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sternberg GmbH Schraubenfabrik - Sonderschrauben - Drehteile durchgeführt. Durch einen verbesserten und/oder lokal definierbaren Wärmeabtransport können temperierte Umformprozesse effektiver gestaltet, die sich einstellenden Prozessbedingungen besser kontrolliert und die Werkzeugstandmengen erhöht werden. Für die Realisierung der anforderungsgerechten Bauteileigenschaften unter dem Gesichtspunkt der Energie- und Ressourceneffizienz ist neben der Betrachtung des eigentlichen Formgebungsprozesses die Einbeziehung der Strategien zur Werkzeugfertigung unabdingbar. Insbesondere bei sinkenden Losgrößen und zunehmenden Produktvarianten spielt der Ressourceneinsatz (Energie, Material, Kosten) bei der Werkzeugherstellung eine nicht zu unterschätzende Rolle. Ziel des Projektes ist es, eine Matrix zu innovativen Fertigungsstrategien für thermisch beanspruchte Hohlformwerkzeuge zum Presshärten, zum Schmieden sowie beim Metallspritzgießen zu schaffen und darauf aufbauend eine Bewertungsmethode zu entwickeln, in deren Mittelpunkt die Ermittlung des Energiewertes für die Werkzeug- und Bauteilfertigung steht. Dabei werden zur effizienten und systematischen Auslegung thermisch beanspruchter Ur- und Umformwerkzeuge zunächst Sensitivitätsanalysen mithilfe der FE-Simulation erfolgen, u.a. zur Auslegung der Kühlung (Bohrungsdurchmesser, Abstand zur Oberfläche) sowie zur Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe, bevor die Herstellung von Modell- und Demonstrator-Werkzeugen für die ausgewählten Fertigungsprozesse erfolgt, die mit Energiemessungen und -abschätzungen während der Werkzeugherstellung und der Bauteilfertigung begleitet wird. Nach der Bestimmung der Ressourcen- und Energieeffizienz durch die Beschreibung der Stoffflüsse mittels des ITO-Modells, durch analytische Berechnungen und energetische Messungen bzw. Abschätzungen auf Basis der Simulationsergebnisse kann ein Vergleich zwischen der neuen 'reProTools'-Fertigung und den herkömmlichen Fertigungsstrategien mittels der zu entwickelnden Bewertungsmethode vorgenommen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Fertigungsroute Presshärten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von a.i.m. all in metal GmbH durchgeführt. Durch einen verbesserten und/oder lokal definierbaren Wärmeabtransport können temperierte Umformprozesse effektiver gestaltet, die sich einstellenden Prozessbedingungen besser kontrolliert und die Werkzeugstandmengen erhöht werden. Für die Realisierung der anforderungsgerechten Bauteileigenschaften unter dem Gesichtspunkt der Energie- und Ressourceneffizienz ist neben der Betrachtung des eigentlichen Formgebungsprozesses die Einbeziehung der Strategien zur Werkzeugfertigung unabdingbar. Insbesondere bei sinkenden Losgrößen und zunehmenden Produktvarianten spielt der Ressourceneinsatz (Energie, Material, Kosten) bei der Werkzeugherstellung eine nicht zu unterschätzende Rolle. Ziel des Projektes ist es, eine Matrix zu innovativen Fertigungsstrategien für thermisch beanspruchte Hohlformwerkzeuge zum Presshärten, zum Schmieden sowie beim Metallspritzgießen zu schaffen und darauf aufbauend eine Bewertungsmethode zu entwickeln, in deren Mittelpunkt die Ermittlung des Energiewertes für die Werkzeug- und Bauteilfertigung steht. Dabei werden zur effizienten und systematischen Auslegung thermisch beanspruchter Ur- und Umformwerkzeuge zunächst Sensitivitätsanalysen mithilfe der FE-Simulation erfolgen, u.a. zur Auslegung der Kühlung (Bohrungsdurchmesser, Abstand zur Oberfläche) sowie zur Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe, bevor die Herstellung von Modell- und Demonstrator-Werkzeugen für die ausgewählten Fertigungsprozesse erfolgt, die mit Energiemessungen und -abschätzungen während der Werkzeugherstellung und der Bauteilfertigung begleitet wird. Nach der Bestimmung der Ressourcen- und Energieeffizienz durch die Beschreibung der Stoffflüsse mittels des ITO-Modells, durch analytische Berechnungen und energetische Messungen bzw. Abschätzungen auf Basis der Simulationsergebnisse kann ein Vergleich zwischen der neuen 'reProTools'-Fertigung und den herkömmlichen Fertigungsstrategien mittels der zu entwickelnden Bewertungsmethode vorgenommen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Monitoring und Automatisierung für energieeffizienten und flexiblen Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Biberach, Institut für Gebäude- und Energiesysteme durchgeführt. Für energieoptimierte und klimaneutrale Gebäude, für deren effiziente und wirtschaftliche Betriebsführung sowie für die Integration von erneuerbaren Energien sind smarte Monitoring- und Energiemanagementsysteme sowie Strategien zur verbesserten Automatisierung und Betriebsführung eine zwingende Voraussetzung. Ebenso die Einbindung von unterschiedlichen Energieerzeugern und Energienutzern und die damit verbundene Notwendigkeit zur Flexibilisierung und Lastverschiebung durch thermische Energiespeicher. Kernziel dieses Vorhabens ist deshalb die Erforschung und Entwicklung von Methoden eines energetisch optimierten Betriebs von Kälteanlagen bei smarter Einbindung in andere Energiesysteme, wobei die Optimierung multivariabel (Energieeffizienz, Netzdienlichkeit im Kontext einer Sektorkopplung, Wirtschaftlichkeit, usw.) gestaltet ist. Zur Erreichung dieses Kernziels werden innovative digitale Technologien wie zum Beispiel Methoden aus den Bereichen Data Science und Computational Intelligence speziell für deren Einsatz für das Monitoring und die Automatisierung von Kälteanlagen erforscht und prototypisch in Labor- und insbesondere in Feldanlagen getestet. Dieses Vorhaben ist dabei durch die enge Verknüpfung von angewandter Forschung und gezieltem Transfer in die Praxis geprägt. Die Untersuchung erfolgt auf Basis eines breit angelegten Anlagenpools aus den Bereichen Gewerbe-, Industrie- und Klimakälte. An diesem Anlagenpool werden in Teilvorhaben A - Monitoring und Automatisierung für energieeffizienten und flexiblen Betrieb - vor allem Methoden zur Erfassung und Bewertung der Energieeffizienz in kältetechnischen Anlagensystemen weiterentwickelt und mit höherwertigen Automatisierungsstrategien kombiniert, die sowohl auf einen energieeffizienten als auch lastflexiblen Betrieb abzielen. Im Fokus der Untersuchung stehen hierbei vor allem auch indirekte Verfahren zur Bestimmung der Energieeffizienz.
Das Projekt "Teilvorhaben: Additive Werkzeugfertigung mittels Kupfer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH durchgeführt. Durch einen verbesserten und/oder lokal definierbaren Wärmeabtransport können temperierte Umformprozesse effektiver gestaltet, die sich einstellenden Prozessbedingungen besser kontrolliert und die Werkzeugstandmengen erhöht werden. Für die Realisierung der anforderungsgerechten Bauteileigenschaften unter dem Gesichtspunkt der Energie- und Ressourceneffizienz ist neben der Betrachtung des eigentlichen Formgebungsprozesses die Einbeziehung der Strategien zur Werkzeugfertigung unabdingbar. Insbesondere bei sinkenden Losgrößen und zunehmenden Produktvarianten spielt der Ressourceneinsatz (Energie, Material, Kosten) bei der Werkzeugherstellung eine nicht zu unterschätzende Rolle. Ziel des Projektes ist es, eine Matrix zu innovativen Fertigungsstrategien für thermisch beanspruchte Hohlformwerkzeuge zum Presshärten, zum Schmieden sowie beim Metallspritzgießen zu schaffen und darauf aufbauend eine Bewertungsmethode zu entwickeln, in deren Mittelpunkt die Ermittlung des Energiewertes für die Werkzeug- und Bauteilfertigung steht. Dabei werden zur effizienten und systematischen Auslegung thermisch beanspruchter Ur- und Umformwerkzeuge zunächst Sensitivitätsanalysen mithilfe der FE-Simulation erfolgen, u.a. zur Auslegung der Kühlung (Bohrungsdurchmesser, Abstand zur Oberfläche) sowie zur Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe, bevor die Herstellung von Modell- und Demonstrator-Werkzeugen für die ausgewählten Fertigungsprozesse erfolgt, die mit Energiemessungen und -abschätzungen während der Werkzeugherstellung und der Bauteilfertigung begleitet wird. Nach der Bestimmung der Ressourcen- und Energieeffizienz durch die Beschreibung der Stoffflüsse mittels des ITO-Modells, durch analytische Berechnungen und energetische Messungen bzw. Abschätzungen auf Basis der Simulationsergebnisse kann ein Vergleich zwischen der neuen 'reProTools'-Fertigung und den herkömmlichen Fertigungsstrategien mittels der zu entwickelnden Bewertungsmethode vorgenommen werden.
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