Das Projekt "Teilvorhaben: Rotordesign und Demonstration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy SE & Co. KG durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung und Validierung von hochintegrierten Design- und Auslegungsverfahren für variable Rotorsysteme und deren Demonstration an-hand einer realen Rotorentwicklung. Dabei soll maßgeblich auf die Schlüsselkomponente Rotorblatt fokussiert werden, so dass eine systemübergreifende Kopplung mit den Komponenten Nabe und Blattlager ermöglicht wird. So soll es zukünftig möglich werden, schneller, effizienter und flexibler auf Marktanforderungen zu reagieren. In diesem Teilprojekt wird der Fokus auf die Entwicklung eines Rotorfamilien-Konzeptes gelegt. Dafür müssen bestehende Design-Tools und -Modelle weiterentwickelt werden, so dass das Optimum für die gesamte Familie frühzeitig im Entwicklungsprozess ermittelt werden kann. Weiterhin wird Nordex neben den Arbeiten zum Rotorblatt-Design, die Thematik der einfachen Skalierbarkeit des Fertigungsprozesses auf unterschiedliche Blattlängen erforschen. Abschließend wird Nordex die eigenen Arbeiten zusammen mit den Forschungsergebnissen des DLR und der Universität Bremen anhand eines realen Rotorblattes validieren.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Multi-Skalen-Simulationen mit einem regionalen Klimamodell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Umweltmeteorologie durchgeführt. Die Repräsentation von Meereis in Klimamodellen für die Arktis spielt eine Schlüsselrolle für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre und ist damit von großer Relevanz für Simulationen des arktischen Klimasystems. Das Teilprojekt wird zu den Kernthemen von MOSAiC beitragen in Form von mesoskaliger Modellierung mit dem regionalen Klimamodell CCLM mit hoher Auflösung und der Nutzung der MOSAiC-Daten zur Modellverifikation. Der Fokus liegt dabei auf Skaleneffekten der Repräsentation von Eisrinnen mit dem Fokus auf die Energieflüsse an der Oberfläche und die Struktur der atmosphärischen Grenzschicht. Dazu werden CCLM-Simulationen von der konvektionsauflösenden Skala bis zur Skala typischer regionaler Klimamodelle durchgeführt. Die Daten des MOSAiC-Experiments werden zur Verifikation der Simulationen verwendet. Für die realistische Beschreibung von Eisrinnen werden Satellitendaten genutzt. Im Verbund mit den Large-Eddy-Simulationen des Projektpartners ist so die Beschreibung der Skaleneffekte von Eisrinnen bis zur wirbelauflösenden Skala möglich. Die Auswertungen erfolgen gemeinsam mit anderen MOSAiC-Modellgruppen, insbesondere im Rahmen von Arctic-CORDEX. Das Projekt wird einen wichtigen Datensatz zur Verifikation von Parametrisierungen von Meereis in Wettervorhersage- und Klimamodellen liefern, und es wird eine Verbesserung des Verständnisses der Einflüsse von Eisrinnen auf die atmosphärische Grenzschicht erzielt. Das Teilprojekt hat folgende Hauptziele: (1) Hochaufgelöste Modellierung mit dem Modell CCLM für die gesamte MOSAiC-Periode und Verifikation der Simulationen mittels der MOSAiC-Messdaten. (2) Untersuchung der Skaleneffekte der Repräsentation von Eisrinnen durch Hochskalieren von der konvektionsauflösenden Skala auf die Skala von Klimamodellen. (3) Untersuchung der Skaleneffekte der Repräsentation von Eisrinnen durch Hochskalieren von der Large-Eddy-Skala zur Mesoskala (zusammen mit Teilprojekt 2).
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration und Rückführung von Handlungsmaßnahmen und Steuerungssignalen auf Basis von maschinellem Lernen zur Steigerung der Ressourceneffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ditec Dr. Siegfried Kahlich und Dierk Langer GmbH durchgeführt. Die Klimapolitik des Bundes gemeinsam mit der Verantwortung der Unternehmen, eine zirkuläre Wirtschaft umzusetzen, sowie die Forderung des Kapitalmarktes nach Transparenz und einer Nachhaltigkeitsbewertung resultieren in einem Veränderungsdruck für produzierende Unternehmen. Dabei können Ressourcen oftmals nicht vermieden, jedoch deren effizienter Einsatz entlang der Wertschöpfungskette verbessert werden. Neben der Steigerung der Ressourceneffizienz im Prozess gilt es, eine Gesamtprozessoptimierung einschließlich der bedarfsgerechten Steuerung von Peripheriesystemen zu erforschen. Insbesondere bei einer prozessschrittübergreifenden Betrachtung, welche durch den Einsatz digitaler Technologien entscheidend befähigt wird, kann die Ressourceneffizienz des Gesamtsystems gesteigert werden. Das Ziel von BeStPeri ist es, produzierende Unternehmen durch den Einsatz von datengetriebenen Methoden zeitnah zu einer Senkung ihrer CO2-Emissionen zu befähigen. Indem mit Hilfe von Methoden des maschinellen Lernens Zustandsdaten der Anlagen und der Versorgungsperipherie analysiert und Handlungsmaßnahmen abgeleitet werden, wird durch die Übertragung digitaler Services in die Steuerungssysteme die Steigerung der Ressourceneffizienz des Gesamtproduktionssystems ermöglicht. Die Ziele von DiTEC sind die Erweiterung der bestehenden Wartungssoftware 'Service Manager' um eventbasierte Funktionalitäten, durch datengetriebene Methoden sowie identifizierte Handlungsmaßnahmen für Instandhaltungspersonal, ebenso wie eine bedarfsgerechte Steuerung der Produktionsanlagen. Als Ergebnis von Machine-Learning-Modellen verfolgt DiTEC die Steigerung der Ressourceneffizienz in der Galvanotechnik und im gesamten Kundenportfolio mit branchenunabhängigen Wartungsmanagementlösungen für Elektrolyte, branchenunabhängigen Abwasseranlagen, Bestückungs- und Befüllungssysteme sowie Zuluft- und Abluftmanagement.
Das Projekt "Sim4Pro Digitalisierungsplattform - Simulation für die Batteriezellproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), wbk Institut für Produktionstechnik durchgeführt. Zentraler Kern der Digitalisierungsplattform ist die Kopplung der Prozesskettensimulation mit der Batteriezellsimulation. Die Prozesskettensimulation erlaubt es, unterschiedliche Prozess-, Anlagen- und Maschinenmodelle der verfahrenstechnischen Prozesse der Elektrodenproduktion (iPAT, MVM, TFT) sowie der fertigungstechnischen Prozesse der Zellfertigung (wbk, iwb) zu koppeln. Die digitale Abbildung der gesamten Produktionskette setzt sich aus mehreren Short-Cut-Modellen, welche die einzelnen Prozessschritte als möglichst einfache mathematische Ausdrücke beschreiben, zusammen. Während die Untersuchung der Trocken- und Nassdispergierung des Elektrodenmaterials und die Ableitung der Surrogatmodelle am Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) stattfindet, betrachten die Mitarbeiter im Bereich Thin Film Technology (TFT) mit der Beschichtung und der Trocknung der Elektroden. Zeitgleich erfolgt eine Untersuchung der Zellassemblage am Institut für Produktionstechnik (wbk). Parallel zur Betrachtung der einzelnen Prozessschritte ist ein stetiger Austausch der beteiligten Institute erforderlich. Dabei sind gemeinsame Schnittstellen und die relevanten Parameter als spätere Austauschgrößen in der gesamten Prozesskettensimulation zu definieren.
Das Projekt "Teilprojekt 4: GLORIA Beobachtungen und Source Transfer Parametrisation (STP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), Stratosphäre (IEK-7) durchgeführt. WASCLIM untersucht die Anregung und Ausbreitung von Schwerewellen, verbessert deren Implementation im Klimamodell und wendet diese Implementation zur Untersuchung der stratosphärischen Zirkulation der Südhemisphäre und ihres Einflusses auf troposphärisches Klima an. Teilprojekt 4 befasst sich hierzu einerseits mit der Messung von Schwerewellen mit dem Horizont-Imager GLORIA. Vom Forschungsflugzeug HALO misst GLORIA die Eigenemission der Atmosphäre im mittleren Infrarot. Aus der Beobachtung des selben Luftvolumens aus verschiedenen Blickwinkeln lässt sich mittels Tomographie die 3D Temperaturstruktur ableiten und hieraus wiederum die wichtigsten Wellenparameter (Amplitude, Wellenvektor und Impulsfluss) bestimmen. Die volle Charakterisierung der Welle erlaubt, die Ausbreitung der Welle zu modellieren und z.B. mit den Lidardaten aus Teilprojekt 1 zu vergleichen. Ein Schwerpunkt wird die Untersuchung schräger Wellenausbreitung sein. Durch die Validierung von Modellen lassen sich die Ergebnisse von den individuellen Beobachtungen der Region um Feuerland und der antarktischen Halbinsel auf den gesamten Südpolarwirbel übertragen. Dies ist der zweite Teilaspekt von Teilprojekt 4. Aus dedizierten Untersuchungen der schrägen Ausbreitung von Schwerwellen mit komplexen Modellen soll ein vereinfachtes statistisches Modell (Source Transfer Parametrization) entwickelt werden, das den Zusammenhang zwischen der vorwiegenden Quellregion der Schwerewellen mit der Wirkungsregion beschreibt. Die Motivation hierzu ist, dass existierende Modelle zur schrägen Ausbreitung nicht die notwendige Recheneffizienz für Klimastudien haben. Das statistische Modell soll uns erlauben, physikalische Modelle für Wellenquellen in den Gebirgsregionen und Schlechtwettergebieten bei ca. 50 Grad S mit dem Einfluss der Schwerewellen auf den Polarwirbel bei ca. 60 Grad S zu verknüpfen und somit erstmals eine physikalisch motivierte Anpassung der Schwerwellenbeschleunigung im Klimamodell zu erzielen.
Das Projekt "Vorhaben: Modellbasierte Simulation (digitaler Zwilling) und Ableitung von Prognosen zur Unterstützung des Betriebs von Umwelttechnologien an Bord von (Kreuzfahrt-)Schiffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Basierend auf dem detaillierten Leitantrag des OSCAR-Verbundvorhaben wird das Einzelvorhaben des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Leibniz Universität Hannover (LUH) nachfolgend präzisiert. Als Wissenschaftspartner im Forschungsverbund wertet die LUH in einem ersten Schritt die vorhandenen Betriebsdaten ausgewählter Kreuzfahrtschiffe aus und identifiziert bzw. erstellt grundlegende Belastungsszenarien für die Umwelttechnik an Bord. In Ergänzung hierzu betreibt die LUH eine halbtechnische Schiffskläranlage an Land und entwickelt erste Betriebs- und Kontrollstrategien zur Gewährleistung eines stabilen Reinigungsprozesses sowie zur Optimierung der Reinigungsleistung an Bord. In engem Zusammenspiel mit dem Forschungsvorhaben CLEAN findet das System Schiffsbiogasanlage Einbindung in das OSCAR-Vorhaben. Als Grundlage für spätere Prognosen zum Verhalten der umwelttechnischen Systeme an Bord erfolgt zeitgleich der Aufbau von digitalen Zwillingen der umwelttechnischen Schiffsubsysteme. Durch die Verbindung der einzelnen Simulations-Modelle wird die Darstellung des gesamten Schiffsumweltsystems und der dazugehörigen Prozesse realisiert. Zusammen mit den Projektpartnern werden unter Real-Bedingungen mittels des SMARTEN Prozessleitsystems ausgewählte Betriebsstrategien erprobt und der entwickelte digitale Zwilling auf seine Zuverlässigkeit hin überprüft.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), Klinik und Poliklinik für Neuroradiologische Diagnostik und Intervention durchgeführt. Im Projekt COSY-SMILE soll ein neurointerventionelles Trainings- und Forschungsmodell entwickelt werden, an dem die endovaskuläre Schlaganfallbehandlung gelernt, geübt und unter standardisierten Bedingungen untersucht werden kann. Außerdem soll dieses Modell zur standardisierten Bewertung der neurointerventionellen Fertigkeiten von Ärzten dienen. Es ersetzt gegenwärtig zu Aus- und Weiterbildungszwecken stattfindende Tierversuche an überwiegend Schweinen und soll die Anzahl der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere in der Schlaganfallforschung und Ausbildung reduzieren. Der ischämische Schlaganfall ist einer der Hauptfaktoren, die zur Behinderung und Tod weltweit führen. Der häufigste Grund für einen akuten Schlaganfall ist ein Verschluss einer Gehirnarterie, der zum Sauerstoffmangel einer Hirnregion und zum Hirninfarkt führt. Die Therapie der ersten Wahl derartiger akuter Gefäßverschlüsse ist die Wiedereröffnung über eine katheterbasierte Behandlung, die sogenannte Thrombektomie. Es ist ein kontinuierliches Training und sicheres Beherrschen der Thrombektomietechniken für den Arzt unabdingbar. Ein gängiges Trainingsmodell für die Thrombektomie ist das Tiermodell am Schwein. Angesichts der festen klinischen Etablierung der Thrombektomie seit dem Jahr 2015 beobachten wir einen kontinuierlich steigenden Bedarf an Trainingsmaßnahmen. Ausgehend vom Ausbildungsbedarf in weiten Teilen Europas ist von einem erheblichen weiteren Wachstumspotential auszugehen. Das COSY-SMILE-Modell wird, aufbauend auf dem Projekt ELBE-NTM, für das Training und die Erforschung der Thrombektomie den gesamten Bereich des Gefäßkatheterzugangs von der Femoralarterie bis zu den großen Hirnarterien reproduzieren. Durch den Einsatz additiver Fertigung können somit reale Fälle simuliert und geübt werden. Die modulare Integration von mehreren Gefäßvarianten im Modell bildet unterschiedlichste Ausprägungen der Erkrankung und dabei unterschiedliche Schwierigkeitsgrade in der Behandlung ab.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg, Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik M-17 durchgeführt. Ziel des beantragten Vorhabens COSY-SMILE ist die Entwicklung eines auf Blutgefäßmodellen basierenden In-Vitro Simulationsmodells von Thrombektomie-Behandlungen. Anhand des COSY-SMILE-Modells sollen katheterbasierte Eingriffe zur Behandlung von einem akuten Schlaganfall in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden simuliert und dadurch trainiert und weiter erforscht werden können. Der Ersatz von Tierversuchen zur Thrombektomie-Ausbildung ist die Hauptmotivation von COSY-SMILE. Es wird ein In-Vitro-Modell der endovaskulären Schlaganfallbehandlung basierend auf patientenoriginalen Kunststoffmodellen entwickelt, welches den Einschränkungen der bisherigen In-Vitro-Methoden gezielt begegnet, relevante Nachteile des Tiermodells im Schwein überkommt und somit dauerhaft Tierversuche zu Trainingszwecken ersetzen kann. Das COSY-SMILE-Modell besteht aus dem gesamten relevanten Gefäßsystem von der Leistenschlagader bis zu den Hirngefäßen in originalgetreuer Größe und verschiedenen individualisierten Modellen der Hals- und Hirnarterien basierend auf die Patientendaten. Die Inhalte im COSY-SMILE-Projekt haben den Fokus der Erforschung und Nachstellung der Thrombektomie-spezifischen Besonderheiten in einem Simulationsmodell.
Das Projekt "Teilprojekt: Naturwissenschaftlich-technische Bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH durchgeführt. Die Gestaltung von Wasserinfrastrukturen besitzt eine zentrale Funktion bei der Transformation urbaner Räume. Ziel von netWORKS 4+ ist es, die entwickelten Ergebnisse zur Kopplung von blauer, grüner und grauer Infrastruktur und ihre Beiträge zur Erhöhung der Klimagerechtigkeit in den Wissenstransfer und die kommunale Praxis einzutragen. Das Teilprojekt Naturwissenschaftlich-technische Bewertung beschäftigt sich mit der Wirkung auf das gesamte Transformationsgebiet. Hierbei bringt das Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) seine Expertise zu den Maßnahmen und deren Wirksamkeit in die Berliner Transferaktivitäten des Deutschen Instituts für Urbanistik (Difu) ein, um eine zielorientierte Planung der Wasserinfrastruktur zu verstetigen. Dabei wird das KWB die Wissensvermittlung zu Bausteinen gekoppelter Infrastrukturen und deren Interdependenzen übernehmen. Konkret wird das KWB in diesem Bereich die Vorbereitung und Durchführung der geplanten 'Ideenworkshops' in Pankow sowie in einem bis zwei weiteren Bezirken unterstützen. Die Bausteinkombinationen der Machbarkeitsstudien werden auf das gesamte Berliner Modellgebiet abgebildet, in hydrodynamische Modelle überführt und ihre Gesamtwirkung auf den Wasserhaushalt und den Gewässerschutz untersucht. Darüber hinaus wird die langfristige Funktionalität der Maßnahmen im Hinblick auf die Resilienz des transformierten Systems szenarien-basiert durch Berücksichtigung von Ausfallrisiken betrachtet. Die hydrodynamische Modellierung und Effektbewertung hinsichtlich Gewässerschutz und Ausfallrisiken wird vom KWB und den Berliner Wasserbetrieben (BWB) gemeinsam verantwortet. Ferner werden im Teilprojekt die Infokarten aus netWORKS 4 weiterentwickelt und eine Anleitung zu ihrer Nutzung erarbeitet. Dabei wird das KWB zur Prüfung der Wirkungspotenziale auf Biodiversität die Einschätzung mit Experten prüfen. Zudem werden Expertenhinweise zur Ausgestaltung der Maßnahmen aus Biodiversitätssicht aufgenommen.
Das Projekt "Teilprojekt: Kommunale/städtische Wasserinfrastruktur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berliner Wasserbetriebe durchgeführt. Die Gestaltung von Wasserinfrastrukturen besitzt eine zentrale Funktion bei der Transformation urbaner Räume. Ziel von netWORKS 4+ ist es, die entwickelten Ergebnisse zur Kopplung von blauer, grüner und grauer Infrastruktur und ihre Beiträge zur Erhöhung der Klimagerechtigkeit in den Wissenstransfer und die kommunale Praxis einzutragen. In dem Teilprojekt bringen sich die Berliner Wasserbetriebe (BWB) und die Berliner Regenwasseragentur in den Dialogprozess zur Verstetigung der in netWOKS 4 entwickelten Planungsansätze in den Berliner Bezirken ein. Zur Stärkung der Argumentation wird die Wirkung gekoppelter Wasserinfrastrukturen nochmal genauer beleuchtet. Die erarbeiteten Ansätze aus den Fokusgebieten werden gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) auf das gesamte Transformationsgebiet projiziert, die Erstellung eines hydrodynamischen Modells des Kanaleinzugsgebietes unterstützt und Ausfallrisiken und Resilienz einzelner Maßnahmen eingeschätzt (siehe Teilprojekt Naturwissenschaftlich-technische Bewertung). Die BWB werden über die Teilnahme an Kommunalkreistreffen zum interkommunalen Wissenstransfer beitragen und ihre Erfahrungen zum nachhaltigen Betrieb von Regenwasserbewirtschaftungsanlagen und ihre Perspektive auf denkbare städtische Kooperationsmodelle aktiv einbringen. Die in netWorks4 begonnene Erarbeitung maßnahmenspezifischer Randbedingungen und Kennzahlen zur technischen Umsetzbarkeit der Maßnahmen werden in netWorks4+ weitergeführt. Ziel ist die Handreichung umsetzungsrelevanter Kriterien, die im Planungsprozess frühzeitig geprüft werden können, um die Chance einer erfolgreichen Transformation zu erhöhen.
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