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Optimierte Verfahren zur Prognose vertikaler Netzlast unter Nutzung von maschinellem Lernen, Teilvorhaben: Opti-VNL-UQ+ Unsicherheitsquantifizierung für die optimierte Prognose der vertikalen Netzlast

Für effektive Planungsprozesse in elektrischen Netzen ist eine zuverlässige Vorausschau auf die Netzsituation von großer Bedeutung. Ein zentrales Element ist dabei die Vorhersage der vertikalen Netzlast (VNL), die Lastflüsse an den Transformatoren der Umspannung zwischen den Netzebenen als Planungsgröße ermittelt. Diese Prognose bildet eine Eingangsgröße für die Netzzustandsanalyse. Sollte ein Engpass identifiziert werden, kommt es zu Maßnahmen zur Behebung des Netzengpasses wie z.B. Redispatch. Diese lösen in der Folge weitere energiewirtschaftliche Prozesse aus. Zu betonen ist, dass eine frühzeitige Erkennung von Engpasssituationen dem Netzbetreiber hilft, die erforderlichen Maßnahmen zeitlich, örtlich und mengenmäßig präzise zu bestimmen und eine Über-Abregelung insbesondere der erneuerbaren Energien zu vermeiden. In diesem Projekt soll eine neue Methode zur Vorhersage der vertikalen Netzlast an Umspanntransformatoren entwickelt, erprobt und in Anwendungen implementiert werden. Durch hinreichende Kenntnis über die vertikale Netzlast lassen sich Transferbedarfe in der Übertragungsebene besser vorhersagen und auch die Netzebeneninterne Leistungsbilanz präziser abschätzen. Eine Optimierung dieses Prozesses kann die Folgekosten des Redispatchs mindern. Die Ergebnisse z. B. in Form des erweiterten Methodenwissens sind auch auf weitere Bereiche der Netzführung, wie z.B. einer belastungsabhängigen Betriebsmittelverwaltung übertragbar. In der konkreten Umsetzung im Projekt werden neue Methoden an einer Referenzumgebung, die zu Beginn des Vorhabens als ein digitales Modell einer typischen Verteilnetzumgebung definiert wird, entwickelt und getestet. Die Univ. Oldenburg arbeitet insbesondere mit an der Entwicklung einer Referenz- und Testumgebung für unterschiedliche physikalisch-basierte sowie Machine-Learning-Modellansätze und entwickelt zur Verlässlichkeitssteigerung der VNL-Vorhersage neuartige Methoden zur Unsicherheitsquantifizierung.

Energieforschungsplan EVUPLAN, Trinkwassererwärmung mit Wärmepumpen - energieeffizient und hygienisch unbedenklich

Wärmepumpen haben sich in nahezu allen Szenarien als Schlüsseltechnik für Dekarbonisierung des Gebäudebestandes erwiesen. Eine besondere Herausforderung ist die energieeffiziente Trinkwassererwärmung, insbesondere in größeren Gebäuden mit zentraler Warmwasserversorgung. Der Zielkonflikt zwischen Klimaschutz/Energieeffizienz (niedrige Vorlauftemperaturen) und hygienischen Anforderungen (z.B. Legionellenprävention) führt zu Restriktionen, die den effizienten Betrieb von Wärmepumpen beeinträchtigen können. Das Projekt zielt darauf ab, technische, wirtschaftliche und rechtliche Lösungen für diesen Konflikt zu erarbeiten und zielkompatible Lösungswege (technisches Regelwerk, Genehmigungsverfahren) zu beschreiben. Im Projekt sollen technische Lösungen aufgezeigt werden, wie die Wärmepumpe entlastet werden kann, indem effiziente Lösungen für die höheren Trinkwassertemperaturen (inkl. dezentrale Lösungen) und Legionellenproblematik gefunden werden. Zudem sollte die Wirtschaftlichkeit und die Folgekosten im Betrieb solcher Alternativer untersucht werden (Filter, Stromverbrauch, auch durch Desinfektion etc.). Der Schwerpunkt der Untersuchung soll auf Mehrfamilienhäusern und anderen Gebäuden mit zentraler Trinkwassererwärmung (z.B. Hotels) liegen. Dabei soll im Vorhaben zwischen Neubauten und Bestandsgebäuden unterschieden werden, wobei letztere stärkeren technischen Restriktionen unterliegen, die nicht immer vollständig aufgelöst werden können. Für eine festzulegende Anzahl von Beispielfällen werden dynamische Thermosimulationen durchgeführt und - soweit möglich - mit Praxiserfahrungen abgeglichen. Zusätzlich erfolgt eine trinkwasserhygienische Einordnung dieser Lösungen und - soweit möglich und im jeweiligen Zusammenhang sinnvoll - ergänzende analytische Untersuchungen zur Trinkwasserhygiene. Grundlagen sind aktuelle Forschungsprojekte (z.B. EE+Hyg@TWI, UltraF) und innovative technische Entwicklungen (z.B. Hochtemperatur-Wärmepumpen mit Propan oder CO2 (Text gekürzt)

Entwicklung eines Verfahrens zur Erzeugung künstlicher Blitzschäden sowie der Entwicklung von Verfahren und Methoden zur Detektion, Lokalisierung und Bewertung von Blitzschäden, Teilvorhaben: Restlebensdaueranalyse nach Initialschäden mittels globalem Strukturüberwachungssystem

Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) gehören zu den durch Blitzschlag meist gefährdeten Komponenten. Beschädigungen führen zu den längsten Ausfallzeiten, kostspielige Reparaturen sind häufige Folgen, wenn Initialschäden durch Blitzeinschläge nicht rechtzeitig angemessen entschärft werden. Einschläge führen meist nicht unmittelbar zum Verlust eines Blattes. Werden sie nicht unschädlich abgeleitet, entstehen zunächst unkritische Initialschäden an der Blattstruktur. Diese müssen durch Vor-Ort-Inspektion oder ein Monitoring-System (SHM-System) erkannt werden. Geschieht dies nicht rechtzeitig, wächst der Initialschaden infolge der Betriebslasten, die genannten Folgekosten entstehen. Da Blitzeinschläge nicht notwendigerweise oberflächlich sichtbare Schäden verursachen, ist selbst bei einer visuellen Inspektion eine Schadenserkennung nicht sicher gewährleistet. Heutige Strukturüberwachungssysteme (SHM) geben - bei hoher Sensordichte - theoretisch Auskunft, ob und an welcher Position im Rotorblatt ein Schaden wahrscheinlich ist. Schwächen bestehen bzgl. der Lokalisierung von Schadensereignissen, sofern nur mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand im Rotorblatt instrumentiert wird. Die Größe des Initialschadens infolge Blitzschlag (Energieeintrag) wird bisher nicht erfasst. Die Kenntnis von Ort und Größe des durch den Blitz verursachten Initialschadens ist jedoch hochrelevant für die prädiktive Analyse des weiteren Schadensfortschritts und damit für die Risikobewertung, auf deren Basis etwa eine Entscheidung für eine vorgezogene Inspektion oder Reparatur erfolgt. Die aus Blitzschlag resultierenden Initialschäden sind bislang nur sehr unzureichend erforscht. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Lokalisierung durch innovative, kosteneffiziente SHM-Methoden, die Charakterisierung des Initialschadens (Größe, im Hochstromlabor) anhand des Energieeintrages (neuartige SHM-Komponente) und die darauf basierende Restlebensdauervorhersage des Blattes anhand integrierter Analyse.

Erstellung und Weiterentwicklung eines Umwelt-Satellitensystems zu den Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnungen

Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin

Das Grossprojekt Region 'Industriegebiet Spree' liegt im Suedosten Berlins und stellte ein geschlossenes Industriegebiet dar, in dem sich unterschiedliche Betriebe des produzierenden und verarbeitenden Gewerbes ansiedelten (ua chemische Industrie, Energieerzeugung, Metallverarbeitung, Elektronik, Fahrzeug- und Motorenbau). Die zahlreichen Industrie- und Gewerbebetriebe haben durch Schadstofffreisetzungen infolge Handhabungsverlusten, Leckagen, unsachgemaessen Ablagerungen etc zu einer grossraeumigen Belastung des Bodens und zu Kontaminationen des Grundwassers vor allem mit unterschiedlichen Schwermetallen, Cyaniden und organischen Verbindungen gefuehrt. Aufgrund der Kontaminationen im Grundwasser mussten einzelne Foerdergalerien der Wasserwerke in der Vergangenheit vor allem wegen Belastungen durch LCKW und gaswerktypische Schadstoffe geschlossen werden. Die Sanierung des Industriegebietes Spree hat vordringlich die Sicherung der Wasserversorgung zum Ziel, da das gesamte Projektgebiet im gemeinsamen Wasserschutzgebiet (Zone III) der drei Wasserwerke Johannisthal, Wuhlheide und Alt-Glienicke liegt. Die Foerderung der Wasserwerke erfolgt aus Brunnengalerien, die relativ nah zur Spree und zum Teltowkanal gelegen sind. Aufgrund der hydrogeologischen Bedingungen wird die Grundwasserneubildung bei den Wasserwerken Wuhlheide und Johannisthal etwa zu 2/3 aus Uferfiltrat gebildet. 1993 wurde die Region 'Industriegebiet Spree' als Grossprojekt im Sinne der Finanzierungsregelung der oekologischen Altlasten bestaetigt. Als Massnahmen im Rahmen des Finanzierungsabkommens werden solche angesehen, die der Gefahrenabwehr im Sinne der im Bund und in den jeweiligen Laendern geltenden gesetzlichen Regelungen dienen. Der Umfang dieser Massnahmen wird einvernehmlich zwischen Bund, BVS und Land in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe festgelegt. Im Verwaltungsabkommen vom Dezember 1992 ist geregelt, dass die aus der Freistellung entstehenden Folgekosten zwischen dem Bund und dem freistellenden Land aufgeteilt werden. Grundlage fuer die Sanierung ist ein Sanierungsrahmenkonzept. Ende Januar 1996 wurde durch Bund, BVS und Land ein Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin verabschiedet, das vom IWS erstellt wurde.

Gutachten: Vertiefende Untersuchung zur Wirtschaftlichkeit des Verkehrsprogramm Deutsche Einheit Nr. 17 - Ausbau des Elbe-Kanals und der Untere-Havel-Wasserstrasse

Aktualisierung des IOEW-Gutachtens 'Oekonomisch-oekologische Bewertung des Projektes 17 Deutsche Einheit' unter Beruecksichtigung neuer Gutachten und Erkenntnisse; - Ermittlung zusaetzlich zu beruecksichtigender Kosten; - Darstellung und Pruefung von Bewertungsmethoden und -verfahren hinsichtlich ihrer Eignung zur Beruecksichtigung der oekologischen Folgewirkungen im Rahmen des Bundesverkehrswegeplanes und Verkehrsprojekten.

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Preise im Verkehr: Belastung, Wahrnehmung, Lenkungswirkung, Instrumente

Mit der Einführung des ETS2 wird, wie auch dem BEHG bisher, Kraftstoff aus klimapolitischen Gründen zusätzlich besteuert. Dahinter steht die Annahme einer Preiselastizität, also geringerer Nachfrage nach einem Gut bei höherem Preis. Idealerweise werden so volkswirtschaftlich effizient Emissionen vermieden. Anders als im ETS1, der Punktquellen wie Kraftwerke und große industrielle Verbraucher adressiert, werden die bepreisten Kraftstoffe im ETS2 jedoch zu einem relevanten Anteil von privaten Verbrauchern genutzt, die sich nicht immer im engeren Sinne ökonomisch nutzenoptimierend, sondern begrenzt rational agieren. Gleichzeitig belegt sozialwissenschaftliche Literatur, dass bspw. die Kostenbelastung, insbesondere die politisch induzierte, des Tankens sehr sichtbar und politisch umstritten ist, was die Umsetzbarkeit von wirkungsvollen Aufschlägen deutlich reduziert. In der Summe wirken Preissignale daher im Zweifel kurzfristig anders als modellhaft zu erwarten wäre und Folgekosten langfristig steigender CO2-Preise werden tendenziell noch unterschätzt, was die Notwendigkeit von ordnungs- und förderpolitischer Flankierung unterstreicht. Zudem sind sie nicht in der Lage, den Umstieg auf klimaverträglichere Verkehrsträger und/oder die klimapolitisch erforderlichen Transformationsprozesse wirksam zu unterstützen. Im Vorhaben soll einerseits untersucht werden, ob und wie die wahrgenommene Belastung (bspw. gemessen am Haushaltseinkommen) der Mobilitätskosten, insb. der Kraftstoffkosten, von der empirischen Realität abweicht und welche Schlüsse daraus für Instrumentendesign und -kommunikation von Bepreisungsinstrumenten gezogen werden können. Weiterhin soll die begrenzte Rationalität zum Anlass genommen werden geeignete ordnungs- und förderpolitische Instrumente zu identifizieren, die zukünftige Mobilitätskosten durch ein zu langes Festhalten an fossiler Mobilität vermeiden und insbesondere den Umstieg von Verbrenner-Pkw auf BEV-Pkw flankieren können.

Abwasserfrachten aus Reinigungsverfahren und ihre Umweltprobleme - Art, Menge und Herkunft anorganischer Stoffe im Brauereiabwasser

Umweltfreundliche Technologien - innerbetriebliche Vermeidungsmassnahmen durch geaenderte Flaschenetikettenabloesung, groessere Gefaesseinheiten. - Kostenauswirkungen, Auswahlverfahren fuer Etiketten entwickeln, die Produktionsfolgekosten beim Abwasser verringern.

Zusammenarbeit Ingenieur/Arbeitsmediziner bei Risikoanalysen

Bei Unfallverhuetung sollte man nicht einseitig an Sicherheit und Zuverlaessigkeit technischer Systeme denken. Neben den Arbeitsmitteln (Einrichtungen) muessen Arbeitsablaeufe geplant werden, wobei durch Gesundheit und Ausbildung begrenzte Einsatzmoeglichkeiten der Menschen beruecksichtigt werden muessen. Z.B. zeigt auch die Analyse der Beinahekatastrophe bei Harrisburg, dass die wichtigsten Probleme Fehlleistungen von Menschen waren. In der Unfallverhuetung muessen Nahtstellen in komplexen Systemen beachtet und koordiniert werden / z.B. Systemsicherheitsprogramme der NASA und der US-AEC). Ingenieure und Aerzte muessen unmittelbare und Hintergrundfaktoren beachten. Zur Reduktion von Folgekosten ist die Wiedereingliederung von Verunfallten wichtig. Die Unfallverhuetungs AG organisiert mit der E.K.A.S. zweijaehrliche Tagungen an der ETH-Z.

Opportunitaetskosten der Umweltverschmutzung in der Schweiz mit besonderer Beruecksichtigung der CO2-Emissionen

Als Opportunitaetskosten der Umweltverschmutzung werden diejenigen Kosten bezeichnet, welche eine Volkswirtschaft zur Vermeidung uebermaessiger Immissionen zu tragen hat. Diese (sozialen) Kosten setzen sich zusammen aus investitionsbedingten Zusatzkosten, die beim Einsatz schadstoffvermindernder Technologien entstehen und aus gesellschaftlichen Wohlfahrtsverlusten infolge Verminderung der wirtschaftlichen Aktivitaeten (Produktion und Konsum). Vor diesem Hintergrund lassen sich auf gesamtwirtschaftlicher Ebene kostenoptimale Steuer- und Subventionssaetze im Hinblick auf die Erfuellung vorgegebener (naturwissenschaftlich fundierter) Umweltstandards bestimmen. Diese basieren auf einer Optimierung der Technologie-Substitution in der Zeit und auf einer Beruecksichtigung der damit einhergehenden oekonomischen und oekologischen Konsequenzen. Eine besondere Anwendung bezieht sich auf das Problem der CO2-Emissionen, das sowohl im nationalen als auch im internationalen Rahmen zu behandeln ist.

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