Die zwei Kartenthemen bestehen jeweils aus mehreren thematisch und räumlich unterschiedlichen Ebenen. Die Ebenen sind teilweise voneinander unabhängig aussagekräftig. Im Einzelnen bestehen die Karten aus folgenden Fachlayern: Der Starkregenhinweiskarte basiert maßgeblich auf folgenden Produkten: topografischen Senkenanalyse der BWB und die Feuerwehreinsätze der Berliner Feuerwehr für das Land Berlin. Die topographische Senkenanalyse ist das Ergebnis einer topographischen Analyse des Digitalen Geländemodells (ATKIS® DGM – Digitales Geländemodell, 2021) unter Berücksichtigung der Gebäudeflächen und Durchfahrten sowie Geschossinformationen (ALKIS®- Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem, 2021), welche durch die BWB im Jahr 2022 durchgeführt wurde. Es erfolgte eine GIS-Analyse zur Ermittlung der Senken, Fließwege und Abflussakkumulation basierend auf dem vorgeglätteten DGM. Die Gebäude wurden als nicht überströmbare Abflusshindernisse in das DGM integriert und Senken in umschlossenen Innenhöfen ausgeschlossen. Folgende Senkenattribute wurden basierend auf einer zonalen Statistik abgeleitet und werden in den Sachdaten dargestellt: Fläche Einzugsgebiet (DrainArea [m²]) Fläche Senke (FillArea [m²]) Maximale Tiefe der Senke (FillDepth [cm]) Geländehöhe Senkenbasis (BottomElev [m]) Geländehöhe maximaler Füllstand (FillElev [m]) Füllvolumen (FillVolume [m³]) Basierend auf folgenden Parametern wurden die relevanten Senken ermittelt: Senkentiefe mindestens 20 cm, Senkenfläche mindestens 4 m², Senkenvolumen mindestens 2 m³, Senkeneinzugsgebiet mindestens 200 m². Der Datensatz der Feuerwehreinsätze zeigt Meldungen der Berliner Feuerwehr in Bezug auf “Wasser”, welche anhand des Meldungstextes mit Starkregen in Verbindung zu bringen sind und an Starkregentagen aufgenommen wurden. Der Datensatz wurde durch die Berliner Feuerwehr erfasst und durch die BWB prozessiert (sogenannter Überflutungsatlas). Die BWB haben die Feuerwehreinsätze mit den Niederschlagsdaten der BWB an diesem Tag und Ort abgeglichen und eine anzunehmendes Wiederkehrintervall (T)des aufgetretenen Niederschlagsereignisses zugeordnet. Dopplungen wurden entfernt. Folgende Attribute wurden abgeleitet und werden in den Sachdaten dargestellt: Datum (angelegt) Wiederkehrintervall (T) Ortsteil Die Daten wurden räumlich über die Berliner Adressdatei geocodiert. Der Zeitraum der Meldungen umfasst einerseits den Zeitraum 2005 bis 2017 anderseits 2018 bis 2021. Diese Datensätze wurden zu einem Datensatz von Mai 2005 bis September 2021 zusammengefasst. Zwecks Aggregierung und Darstellung wurden die Daten auf Blockteilflächen und Straßenflächen des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU5 2021) zusammengefasst und klassifiziert. In Berlin wird die Analyse zu Starkregengefahren auf Basis eines gekoppelten 1D-Kanalnetz und eines 2D-Oberflächenabflussmodells (1D/2D gekoppeltes Modell) durchgeführt. Bei diesem Verfahren wird die Berechnung der Abflussvorgänge im Kanalnetz (1D) mit der zweidimensionalen hydrodynamischen Modellierung der Oberflächenabflüsse (2D) kombiniert, um einen bidirektionalen Austausch von Wasservolumen, d.h. einen Austausch in beide Richtungen, zwischen Oberfläche und Kanalnetz an den Schächten und Straßenabläufen zu berücksichtigen. Die Erarbeitung der Starkregengefahren erfolgt basierend auf der von den BWB und der für Wasserwirtschaft zuständigen Senatsverwaltung gemeinsam entwickelten Leistungsbeschreibung „Erstellung von Starkregengefahrenkarten für Berliner Misch- bzw. Regenwassereinzugsgebiete“. Voraussetzung sind Daten zu Topographie, Gebäuden, Straßen, Versiegelung und bodenkundlichen Kennwerten sowie Kanalnetzdaten . Für die 1D-Modellierung des Kanalnetzes wird das aktuelle Kanalnetz (Misch- oder Trennkanalisation) der BWB verwendet. Die Entwässerungsinfrastruktur wird durch ein Kanalnetzmodell abgebildet, wobei dieses u.a. Schächte, Straßenabläufe, Haltungen und Haltungsflächen berücksichtigt. Auf Grundlage des digitalen Geländemodells wird ein detailliertes, lückenloses und überlappungsfreies 2D-Oberflächenmodell erstellt und um standardisierte Dachformen der Gebäudedaten ergänzt. Mauern oder Bordsteine werden durch Bruchkanten berücksichtigt. Die Oberflächenbeschaffenheit des Untersuchungsgebietes beeinflusst die Abflussbildung und -konzentration, daher wird basierend auf den entsprechenden Datengrundlagen (siehe Kapitel Datengrundlage) zwischen Gebäudeflächen, Straßen und Wege, Gewässer und Grünflächen unterschieden. Mauern, Bordsteine oder ähnliche linienhafte Elemente können Abflusshindernisse darstellen, werden aufgrund der Auflösung jedoch nicht durch das DGM abgebildet und werden – falls sie abflussrelevant sind – nachträglich über Bruchkanten berücksichtigt. Maßgebliche Datensätze für Gebäudeflächen sind die ALKIS-Gebäude und der Datensatz der Gründächer (im Bereich der Kleingärten). Bei der Abflussbildung von Dachflächen wird zwischen einleitenden und nicht einleitenden Dächern basierend auf den Daten der Erfassung des Niederschlagsentgelts unterschieden. Einleitende Dächer werden in der Modellierung als direkt an den Kanal angeschlossen betrachtet (1D-Abflussbildung). Bei nicht einleitenden Dächern erfolgt die Abflussbildung über das Oberflächenabflussmodell. In diesem Fall wird der effektive Niederschlag auf die umliegende Oberfläche verteilt, indem das Prinzip der Randverteilung angewendet wird. Straßen und Wege umfasst alle befestigten Flächen, wie Straßen, Wege, Plätze und private versiegelte Flächen. Die Abflussbildung dieser Flächen erfolgt über das 2D-Oberflächenabflussmodell und es wird nicht zwischen einleitend und nicht einleitend unterschieden. Als Gewässerflächen werden alle stehenden Gewässer und Fließgewässer aus dem ALKIS-Datensatz angenommen. Alle restlichen Flächen werden als Grünflächen angesetzt. Für diese Flächen werden im Modell entsprechende Abflussparameter, wie Benetzungs- und Muldenverluste sowie Anfangs- und Endabflussbeiwert, basierend auf Literaturwerten, angesetzt. Das Modell bildet den Rückhalt der Vegetation (Interzeption), die Versickerungsfähigkeit des Bodens und die Oberflächenrauheiten ab. Für Hochwasserrisikogebiete (SenUVK, 2018) wurden in Berlin im Rahmen der Hochwasserrisikomanagementrichtlinie bereits Hochwassergefahrenkarten erarbeitet und Überschwemmungsgebiete ausgewiesen. Um keine Überschneidungen mit den Starkregengefahrenkarten zu erzielen, werden diese Gewässer als hydraulisch voll leistungsfähig angenommen. Außerdem wird für bestimmte Gewässer (z.B. Gewässer 1. Ordnung, Nordgraben) angenommen, dass diese bei kurzen Starkregenereignissen ausreichend hydraulisch leistungsfähig sind. Ein „Anspringen“ ist erst bei länger anhaltenden, räumlich ausgeprägteren Niederschlagsereignissen zu erwarten. Das Modell geht davon aus, dass ein Austritt von Wasser und somit eine Überflutung von diesen Gewässern methodisch nicht möglich ist. Außerdem werden diese Gewässer mit einem einheitlichen Vorflutwasserstand für ein mittleres Hochwasser (für das seltene und außergewöhnliche Ereignis) sowie für ein 100-jährliches Hochwasser (für das extreme Ereignis) angenommen. Im Modell werden für das seltene und außergewöhnliche Ereignis die tatsächlichen Gewässerverrohrungen bzw. -durchlässe angesetzt. Für das Szenario Extremereignis gilt, dass Durchlässe teilverklaust (Durchmesser > 0,5 m (> DN 500)) oder vollständig verklaust (Durchmesser ≤ 0,5 m (≤ DN 500)) sind, es sei denn, ein Raumrechen verhindert eine Verklausung. Mit dem aufgestellten Modell werden die Überflutungen von Niederschlagsszenarien mit unterschiedlicher Jährlichkeit berechnet, wobei für die Niederschlagshöhen die koordinierte Starkniederschlagsregionalisierung und -auswertung (KOSTRA) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zugrunde gelegt werden. Es kommt die Revision des Datensatzes KOSTRA-DWD-2020 zum Einsatz. Folgende Szenarien werden im Rahmen des Starkregenrisikomanagements in Berlin betrachtet: seltenes Ereignis : 30 bzw. 50-jährliches Niederschlagsereignis (T = 30a bzw. T = 50a) mit einem Euler-Typ II Niederschlagsverlauf außergewöhnliches Ereignis : 100-jährliches Niederschlagsereignis (T = 100a) mit einem Euler-Typ II Niederschlagsverlauf extremes Ereignis : 100 mm Niederschlagsereignis (T extrem) mit einem Blockregen. Basierend auf einer Sensitivitätsanalyse wurde die maßgebliche Dauerstufe mit 180 min für Berlin ermittelt, wobei hier der höchste Wasserstand als maßgeblich betrachtet wird. Für die Intensität und für den zeitlichen Niederschlagsverlauf wird die Euler-Typ II Verteilung (seltenes und außergewöhnliches Ereignis) oder ein Blockregen mit einer Regendauer von 60 min (extremes Ereignis) angenommen. Neben der Beregnungszeit, die der Dauerstufe der betrachteten Szenarien entspricht, wird in der Modellierung jeweils eine einstündige Nachlaufzeit berücksichtigt. Die Plausibilitätsprüfung erfolgt aufgrund der Ergebnisse des außergewöhnlichen Ereignisses. Es werden unplausible Abflusspfade und Wasseransammlungen ggf. durch Ortsbegehungen geprüft, und nicht berücksichtigte, hydraulisch relevante Strukturen nachgepflegt. Die Methode ist sehr daten- und rechenintensiv, so dass sie nicht berlinweit, sondern nur für ausgewählte Bereiche sukzessive angewandt werden kann. Dafür bietet sie relativ genaue und belastbare Ergebnisse und mit der Methode lassen sich die Abflussbildung und Abflusskonzentration nachvollziehen. Es werden kontinuierlich weitere Gebiete mit der gekoppelten 1D/2D Simulation gerechnet und anschließend online verfügbar gemacht. Die nachfolgende Tabelle zeigt, für welche Gebiete bisher Starkregengefahrenkarten erarbeitet wurden.
Januar 2011 Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“ - Abschlussbericht zum Teilprojekt „RÜB/RRB Halle-Ost“ - Regenüberlaufbecken Halle-Ost Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Fachbereich 2 Inhaltsverzeichnis Seite 1.Einleitung3 2.Zielstellungen4 3.Probenahme, Analytik5 3.1Probenahmestelle5 3.2Probenaufbereitung, Analytik5 4.Entwässerungsgebiet, Abwasseranlagen, hydrologisches Ersatzsystem6 5.Entlastungsmenge, -häufigkeit und -dauer10 6.Ablaufkonzentration ausgewählter Parameter als Funktion der Entlastungszeit12 7.Vergleichende Bewertung der Ergebnisse der Langzeitsimulation mit Messwerten 16 8.Zusammenfassung 18 2 1. Einleitung Gemäß Festlegung unter Punkt 4.2 der Niederschrift über die 39. Sitzung des Arbeitskreises „Kommunalabwasser“ am 02.07.2009 im Ministerium für Landwirtschaft und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt (MLU LSA) wurde dieser Abschlussbericht zum Sonderunter- suchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“, Teilprojekt „RÜB/RRB Halle-Ost“ erarbeitet. Dieser Bericht baut auf den 1. Zwischenbericht des Landesamtes für Umweltschutz Sachsen-Anhalt (LAU LSA) zum Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserent- lastungen“ vom November 2010 auf. Zum besseren Verständnis der hier getroffenen Aussagen werden jedoch einige wesentliche Inhalte des 1. Zwischenberichtes wiederholt. Zum Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserwasserentlastungen“ gehören die Teilprojekte -„Regenüberlaufbecken/Regenrückhaltebecken (RÜB/RRB) Halle-Ost“, -„Regenüberlauf/Regenüberlaufbecken (RÜ/RÜB) Halberstadt“ und - „Regenwasser (RW) Wernigerode“. In Sachsen-Anhalt sind mit Erlass des MLU vom 02.10.2007 „Hinweise zum Vollzug des § 11 i. V. mit § 13 WG LSA: Gewässerbenutzungen durch das Einleiten von Niederschlagswasser aus einem Mischsystem in ein Gewässer“ die Anforderungen an Mischwassereinleitungen geregelt. Danach ist die Einleitung von Mischwasser grundsätzlich erlaubnisfähig, wenn die Summe der jährlich über Entlastungsbauwerke eines Mischsystems in das Gewässer eingeleiteten Schmutzfracht den Wert von 250 kg chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) je Hektar zu entwässernder befestigter Fläche nicht überschreitet. Über diese Anforderung hinaus können weitergehende Anforderungen an Mischwasser- einleitungen gestellt werden, wenn dieses zum Schutz des Einleitungsgewässers erforderlich ist. Der Nachweis, dass über die Mischwasserentlastungen eines Mischsystems nicht mehr als 250 kg CSB je Hektar zu entwässernder befestigter Fläche und Jahr in Gewässer abgeschlagen werden, muss unter Verwendung von Langzeitsimulationsmodellen erbracht werden. Die Wasserbehörden wenden das Programm KOSIM (KOntinuierliches Langzeit- SIMulationsmodell) des Instituts für technisch-wissenschaftliche Hydrologie Hannover als Prüfprogramm hierfür an. Neben der Abwasserlast und der Größe der angeschlossenen befestigten Fläche hat insbesondere auch der angesetzte Flächenabtragswert wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der Langzeitsimulation. Bisher wird von einem Flächenabtragswert in Höhe von 500 kg CSB / (haA,bef. * a) ausgegangen. Um diesen Wert zu überprüfen und um zuverlässige Aussagen zum Flächenabtrag bezogen auf weitere ausgewählte Parameter treffen zu können, wurde das Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“, bestehend aus den o. g. drei Teilprojekten, veranlasst. Durch die Anwendung repräsentativer Flächenabtragswerte für ausgewählte Parameter in KOSIM - Langzeitsimulationen, lassen sich entsprechende Frachtemissionen durch Mischwassereinleitungen als Punktquellen beschreiben. Dies stellt einen deutlichen Qualitätssprung gegenüber den bisherigen Methoden der Beschreibung von Mischwasser- emissionen dar. 3
Das Projekt "Teilvorhaben: Schichtabscheidung, Simulation und Verlustanalysen für die Perowskit-Heterojunction-Tandemprozessentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Angewandte Physik durchgeführt. Das Ziel des Teilvorhaben 'Schichtabscheidung, Simulation und Verlustanalysen für die Perowskit-Heterojunction-Tandemprozessesentwicklung' des Instituts für Angewandte Physik (IAP) der technischen Universität Bergakademie Freiberg ist es, die Perowskit-Siizium-Tandemsolarzellen(PVST)-entwicklung durch Verlustanalysen zu unterstützen und zu beschleunigen. Dies soll das Projektziel von 26% effizienten Tandemsolarzellen und damit eines 450W Solarmoduls ermöglichen. Dafür wird die Schicht- und Gesamtzellentwicklung durch detaillierte Charakterisierung am IAP begleitet, welches die Grundlage für Eingangsgrößen in die numerische, optische und elektrische Simulation bildet. Durch diese Simulationen werden im Projektverlauf kontinuierlich Verlustanalysen erstellt, die die Entwicklung steuern und beschleunigen können. Zu Beginn wird die Silizium-Bottomzelle für den Tandembetrieb näher untersucht und weiterentwickelt und darauffolgend die Perowskitsolarzelle. Für die Perowskitsolarzelle entwickelt das IAP eine angepasste Zinnoxidschicht mittels Atomlagenabscheidung und trägt damit zur Realisierung der Tandemzelle im Projekt bei.
Das Projekt "Integriertes und an Raum-Zeit-Messungsskalen angepasstes Global Random Walk - Modell für reaktiven Transport im Grundwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Fachbereich IV - Fach Mathematik, Lehrstuhl für Angewandte Mathematik I durchgeführt. Zur Lösung von Fluss- und reaktiven Transportgleichungen in heterogenen Grundwassersystemen werden neue Global Random Walk (GRW) Algorithmen entwickelt und implementiert, die stabil und frei von numerischer Diffusion sind. Um das Auftreten von Interpolationsfehlern zu vermeiden, wird ein integriertes GRW-Lösungsverfahren entwickelt, das Geschwindigkeiten und Konzentrationen auf dem selben regulären Gitter berechnet. Wir nutzen grobkörnige (engl. Coarse grained) (CG) Mittelwerte in Raum und Zeit über die Trajektorien der berechneten Partikel, die die Konzentrationen der reaktiven chemischen Spezies in den GRWSimulationen beschreiben. Diese werden genutzt, um eine kontinuierliche Beschreibung der Transportprozesse zu erhalten. Nachdem die Mittelungsprozedur die Variation der simulierten Konzentrationen reduziert, genügt eine relativ kleine Anzahl von Monte Carlo - Simulationen, um die statistischen Kennzahlen zu gewinnen, und gleichzeitig der Auswirkung der Raum-Zeit-Skalen der hydrologischen Beobachtungen Rechnung zu tragen. Des weiteren können lokale Bilanzgleichungen für die CG Raum-Zeit-Mittel genutzt werden, um die hochskalierten Diffusionskoeffizienten und Reaktionsterme zu berechnen.
Das Projekt "Starkregenereignisse im Mittelmeergebiet: Der Einfluss der Ensemble-basierenden Assimilation von thermodynamischen Profilen auf die Analysen und Vorhersagen des prä-konvektiven Zustands, der Auslösung von Konvektion und der probabilistischen, quantitativen Niederschlagsvorhersage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Am Projekt Water vapour Lidar Network Assimilation (WaLiNeAs) sind mehrere Forschungsinstitute in ganz Europa beteiligt. Ihr Fachwissen wird kombiniert, um einen Einblick in das Potenzial eines Netzwerks thermodynamischer Lidar-Systeme für die probabilistische quantitative Niederschlagsvorhersage (PrQPF) von Starkniederschlagsereignissen (HPEs) im Mittelmeerraum zu gewinnen. Das Beobachtungsnetz WaLiNeAs wird ab Anfang September 2022 für drei Monate aufgebaut und betrieben.Dieser Vorschlag zielt darauf ab, sich dem einzigartigen WaLiNeAs-Projekt anzuschließen und mit seinem Forschungsteam in Bezug auf die Durchführung thermodynamischer Messungen mit dem Atmospheric Raman Temperature and Humidity Sounder (ARTHUS) des Instituts für Physik und Meteorologie (IPM) an der Universität Hohenheim zusammenzuarbeiten. Darüber hinaus werden die WaLiNeAs-Messungen für hochqualitative Datenassimilationsstudien in Bezug auf ihren Einfluss auf die Vorhersage der präkonvektiven Umgebung, der Auslösung von hochreichender Konvektion und der HPEs eingesetzt.Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ist es, die folgenden Hypothesen zu untersuchen:Eine genauere Darstellung der präkonvektiven Umgebung im Mittelmeer durch ein Netzwerk thermodynamischer Raman-Lidar-Systeme wird zu 1) einer genaueren Initialisierung und Simulation der präkonvektiven Umgebung sowie der Auslösung von Konvektion sowie 2) zu einer Verbesserung der PrQPF führen.Während der WaLiNeAs-Kampagne werden sechs autonome Wasserdampf-Raman-Lidar-Systeme für kontinuierliche Messungen während der intensiven Beobachtungsperioden (IOPs) eingesetzt. Alle ihre Daten werden in Echtzeit gesammelt, verbreitet und überwacht.Insbesondere werden wir unsere Hypothesen beantworten, indem wir die folgenden Forschungsziele erreichen: I) Entwurf eines effizienten regionalen, hybriden, Ensemble-basierten Kurzfrist-Wettervorhersagesystems für HPEs im Mittelmeerraum auf der Grundlage des WRF-NOAHMP-Modellsystems, II ) Untersuchung der Verbesserung der Vorhersagefähigkeit in Bezug auf die Auslösung von Konvektion und PrQPF durch Datenassimilation von Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen aus dem WaLiNeAs-Lidar-Netzwerk, und III) Analyse der ARTHUS-Daten und Ableitung von Feuchtigkeits- und Temperaturstatistiken während des Experiments.Diese Forschungsziele werden den Weg für zukünftige Datenassimilationsstrategien und das Verständnis der Bedeutung und Dichte thermodynamischer Lidar-Netzwerke für die Kurzfristvorhersage von Extremereignissen ebnen. Dieses wird eine gemeinsame Anstrengung von Wissenschaftlern des Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS), des Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) in Frankreich und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in den USA sein.
Das Projekt "IDEEL - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Coatema Coating Machinery GmbH durchgeführt. Im Bereich der Elektrodenfertigung werden die Kosten maßgeblich durch den Produktionsschritt der Elektrodentrocknung aufgrund des hohen Energie- und Flächenbedarfs bestimmt. Konventionell erfolgt die Trocknung der Elektroden mittels Heißlufttrocknern. Das Forschungsvorhaben IDEEL hat zum Ziel, die Lasertrocknung vom Labor-Maßstab in den Pilotlinien-Maßstab zu skalieren. Hierfür sind ineinandergreifende Untersuchungen auf Material- sowie Prozessebene notwendig. Mit dem Projekt IDEEL soll eine signifikante Reduktion im Flächen- und Energiebedarf des Trocknungsschritts bei gleichbleibender Qualität in der Elektrodenfertigung realisiert werden. Dies erlaubt es Investitions- und Betriebskosten einzusparen. Ziel des Teilvorhabens Coatemas ist es auf der Basis von Simulationen maßgeschneiderte Breitschlitzdüsen für die neuen Materialien entwickeln, diese qualifizieren und die Prozessparameter für die kontinuierliche und intermittierende Beschichtung erarbeiten. Zur Umsetzung des Projektdemonstrators und Skalierung der Lasertrocknungsanlage auf Pilotlinien-Maßstab wird Coatema in Zusammenarbeit mit den anderen Partnern eine speziell auf die Lasertrocknung ausgerichtete modulare Prototypentrocknungseinheit entwickeln, diese qualifizieren und gegen anderen Trocknungstechnologien benchmarken.
Das Projekt "Assimilation innovativer bodengebundener Fernerkundungsdaten in ein numerisches Wettervorhersagemodell zur Verbesserung der Modellvorhersagen und zum besseren Verständnis von Grenzschichtprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst durchgeführt. Die atmosphärische Grenzschicht spielt eine entscheidende Rolle für die bodennahe Wettervorhersage und die Entstehung von Wolken und Niederschlag. Zur Bestimmung des Anfangszustands der Grenzschicht werden aber bisher nur wenige Beobachtungen genutzt, im Wesentlichen Radiosondenaufstiege (meist nur alle 12 Stunden verfügbar), und an den Flughäfen die von Verkehrsflugzeugen gemessenen Profile von Temperatur und Wind. Aber gerade für die modernen hochaufgelösten Modelle für die Kurzfristvorhersage kann eine realistische Initialisierung der vertikalen Schichtung und Stabilität in der Grenzschicht entscheidend sein. Bodengebundene Fernerkundungsgeräte liefern hochfrequente Profile der thermodynamischen Variablen in der Grenzschicht. Bisher gibt es jedoch keine konkreten Strategien, wie diese Daten optimal für die numerische Wettervorhersage (NWP) genutzt werden können, da die Entwicklung von bezahlbaren Geräten durch kommerzielle Hersteller erst in den letzten Jahren stattgefunden hat. Auch viele Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht sind bis heute noch nicht vollständig verstanden, insbesondere Prozesse in der stabilen Grenzschicht, der Einfluss von orographischen Effekten, Schwerewellen, thermischen Zirkulationen und Heterogenitäten der Erdoberfläche. Daher ist die Modellierung von subskaligen Grenzschicht-Prozessen oftmals fehlerbehaftet.Aus dieser Motivation heraus sollen in dem Projekt zweierlei Ziele realisiert werden:In einer ersten Phase soll das Potential von boden-basierten Fernerkundungsgeräten (Mikrowellenradiometer und Doppler-Lidar) den Anfangszustand und darauf folgende Vorhersagen der Grenzschicht in Atmosphärenmodellen zu verbessern, untersucht werden, inklusive der Entwicklung einer optimalen Assimilations-Strategie. Wir wollen zeigen, dass die Entwicklungen der letzten Jahre im Bereich der Datenassimilation (DA) den Ensemble Kalman Filter (EnKF) für die konvektive Saka zu nutzen, es ermöglichen, die für die Grenzschicht typische kleinskalige Strukturen zu erfassen, da der EnKF eine strömungsabhängige Hintergrundkovarianz-Matrix liefert und hoch-frequente Update-Zyklen erlaubt.In einer zweiten Phase planen wir, das enorme Potential dieses erweiterten Systems aus NWP-Modell, DA-System und kontinuierlichen, qualitätsgeprüften Beobachtungen für das Verständnis von Grenzschichtprozessen und deren Simulation zu nutzen. So stellt die Analyse selber einen in sich konsistenten dreidimensionaler Zustand auf der Kilometerskala basierend auf einer optimalen Kombination von Modellvorhersage und Beobachtungen dar. Über die statistische Auswertung der Inkremente, die im Analyseschritt bestimmt werden, um das Modell Richtung Beobachtung zu korrigieren, erhält man wertvolle Informationen über systematische Fehler des Modell und die dazugehörigen Prozesse. Um die Information aufzusplitten in Beiträge verschiedener Prozesse und Parametrisierungen wird der sogenannte ”initial tendency approach“ aus Klocke and Rodwell (2013) angewandt werden.
Das Projekt "Konzept und Aufbau eines cyberphysischen Systems zur ganzheitlichen Entwicklung von Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für integrierte Produktentwicklung durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens WindIO ist, ein cyberphysisches System auf Basis eines Digitalen Zwillings der sich im Betrieb befindlichen Forschungs-WEA aufzubauen, standardisierte Schnittstellen für ein ganzheitliches Konfigurationsmanagement zu schaffen und damit das dringend benötigte datenbasierte Entwicklungswerkzeug für die Weiterentwicklung der Windenergietechnik zu erzeugen. Durch kontinuierliches Einspeisen realer, aber auch bereits miteinander verknüpfter, virtueller Sensordaten aus dem laufenden Betrieb und den realen Umgebungs-, Wind- und Wetterdaten in Echtzeit soll die Erfassung eines präzisen Ist-Zustands der Anlage und ihrer Komponenten gewährleistet werden. Ein wechselseitiger Datenfluss ergibt einen kontinuierlichen Abgleich zwischen physikalischer und virtueller WEA, so dass sich beide Systeme gleichermaßen weiterentwickeln lassen und sich dadurch die Genauigkeit von Prognosen bzw. die Aussagekraft von Simulationen signifikant erhöhen wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erfassung, Bereitstellung und Verarbeitung von Betriebsdaten zur Modellierung des mechanischen und elektrischen Verhaltens einer Windenergieanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für integrierte Produktentwicklung durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens WindIO ist, ein cyberphysisches System auf Basis eines Digitalen Zwillings der sich im Betrieb befindlichen Forschungs-WEA aufzubauen, standardisierte Schnittstellen für ein ganzheitliches Konfigurationsmanagement zu schaffen und damit das dringend benötigte datenbasierte Entwicklungswerkzeug für die Weiterentwicklung der Windenergietechnik zu erzeugen. Durch kontinuierliches Einspeisen realer, aber auch bereits miteinander verknüpfter, virtueller Sensordaten aus dem laufenden Betrieb und den realen Umgebungs-, Wind- und Wetterdaten in Echtzeit soll die Erfassung eines präzisen Ist-Zustands der Anlage und ihrer Komponenten gewährleistet werden. Ein wechselseitiger Datenfluss ergibt einen kontinuierlichen Abgleich zwischen physikalischer und virtueller WEA, so dass sich beide Systeme gleichermaßen weiterentwickeln lassen und sich dadurch die Genauigkeit von Prognosen bzw. die Aussagekraft von Simulationen signifikant erhöhen wird. Die technischen Schwerpunkte der Universität Bremen sind die Konzeption und der Aufbau des informationstechnischen Systems, bestehend aus Sensorik, Signalübertragung und Datenverarbeitung zur kontinuierlichen Erfassung des Anlagenzustands, eine detaillierte Modellbildung und Simulation sowie der Aufbau der Kernfunktionen für das Informations- und Plattformmanagement. Ziel ist die Entwicklung einer formalen übergreifenden Informationsmodellierung für WEA-spezifische Digitale Zwillinge, die in der Lage ist, verschiedene Wissensdomänen und vorhandene Taxonomien und Standards zu integrieren. Möglichkeiten zur Kopplung von Messdaten und virtuellen Daten (wie bspw. Analyse- oder Simulationsergebnisse) in einer übergreifenden Informationsstruktur werden evaluiert und umgesetzt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 54 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 54 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
| offen | 54 |
| unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 56 |
| Englisch | 7 |
| unbekannt | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 34 |
| Webseite | 23 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 33 |
| Lebewesen & Lebensräume | 32 |
| Luft | 35 |
| Mensch & Umwelt | 57 |
| Wasser | 34 |
| Weitere | 57 |