DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]
Das Projekt "Fischwanderung ohne Grenzen Zur Durchgängigkeit an Wasserstraßen: Fischen die Reise erleichtern - Fische auf Wanderschaft: Wasserstraßen verbinden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Die frei fließenden und staugeregelten Flüsse unter den Bundeswasserstraßen sind für die Fische wichtige Verbindungsgewässer zwischen den Habitaten im Meer und an den Flussoberläufen. Fische, die große Distanzen zurücklegen, orientieren sich an der Hauptströmung und werden deshalb an Staustufen entweder zum Kraftwerk oder zum Wehr geleitet. Dort gibt es keine Möglichkeit mehr, aufwärts zu wandern, wenn nicht in der Nähe der Wehr- oder Kraftwerksabströmung eine funktionierende Fischaufstiegsanlage vorhanden ist. Da Schiffsschleusen keine kontinuierliche Leitströmung erzeugen, werden sie von den Fischarten, die der Hauptströmung folgend lange Distanzen zurücklegen, nicht gefunden. Arten, die auf ihrer Wanderung nicht der Hauptströmung folgen, können auf- oder abwandern, wenn sie eine offene Schleusenkammer vorfinden. Flussabwärts: Fische vor Kraftwerken schützen und vorbeileiten: An Staustufen ohne Wasserkraftanlagen ist die abwärts gerichtete Wanderung über ein Wehr hinweg in der Regel unproblematisch. Voraussetzung: Das Wehr ist in Betrieb, die Fallhöhe beträgt nicht mehr als 13 Meter und im Tosbecken ist eine Wassertiefe von mindestens 0,90 Metern vorhanden. Dagegen können bei Abwanderung durch eine Kraftwerksturbine leichte bis tödliche Verletzungen auftreten. Diese turbinenbedingte Mortalität ist von der Fischart und der Körperlänge der Tiere sowie von Turbinentyp und -größe, der Fallhöhe und den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig. Um hier einen gefahrlosen Fischabstieg zu gewährleisten, sind die Betreiber von Wasserkraftanlagen nach Wasserhaushaltsgesetz verpflichtet, die Wasserkraftanlagen mit geeigneten Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation (z. B. mit Feinrechen und einem Bypass am Kraftwerk vorbei ins Unterwasser) aus- bzw. nachzurüsten. Flussaufwärts: Hier helfen nur Fischaufstiege: Verschiedene Untersuchungen der Durchgängigkeit an Rhein, Mosel, Main, Neckar, Weser, Elbe und Donau haben gezeigt, dass zwar ein großer Teil der Staustufen mit Fischaufstiegsanlagen ausgestattet ist, diese für die aufstiegswilligen Fische jedoch schwer zu finden oder zu passieren sind. Im Mai 2009 stimmten die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS heute: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, BMVI) folgendes Rahmenkonzept für die erforderlichen Arbeiten ab: - Aufstellung fachlicher Grundlagen, insbesondere zu fischökologischen Dringlichkeiten - Fachliche Beratung der WSV sowie Schulungen - Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die Erstellung eines technischen Regelwerks, und - Standardisierung der Anforderungen und Ausführung von Fischaufstiegs-, Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben: Thermochemische Datenbank und Software für PCM Systeme (TDS-PCM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH durchgeführt. Thermische Speicher erweisen sich mit einer hohen Ausspeicherdauer und guter Speicherkapazität als ein zentrales Element zur Systemintegration und Flexibilisierung des zukünftigen Energiesystems. Sie sollen einen Beitrag zur Nutzung schwankender Erträge aus lokal oder zeitlich begrenzt verfügbaren Quellen und damit schließlich zur Einsparung von Primärenergie sowie zur Erhöhung der Versorgungssicherheit leisten. Latentwärmespeicher (engl. Phase Change Material - PCM) ermöglichen durch die Ausnutzung von Phasenumwandlungen hohe Speicherdichten bei geringen Temperaturdifferenzen. Da die Verfügbarkeit an Reinstoffen mit passenden Schmelztemperaturen begrenzt ist, sind als PCM vor allem eutektische Gemische von Interesse, deren thermochemisches Verhalten eine den Reinstoffen vergleichbare Charakteristik aufweist. In der ersten Projektphase des Verbundes wurde ein Konzept zum Screening geeigneter Stoffsysteme (polynäre Eutektika) durch thermodynamische Modellrechnungen etabliert, so dass aufwändige 'trial-and-error'-Verfahren mit thermochemischen Methoden vermieden werden können. In der aktuellen Projektphase sollen thermochemische Daten für die Entwicklung aussagefähiger Stoffdatenbanken von anorganischen Salzen als PCM durch experimentelle Methoden und atomistische Rechnungen gewonnen werden. Auf der Grundlage dieser Daten werden Modelle zur zuverlässigen Beschreibung von Mehrkomponentensystemen weiterentwickelt und in einer Modellparameterdatenbank gesammelt. Wesentliches Anliegen des Projekts ist die Validierung von Modellen zur Beschreibung von Mehrkomponentensystemen im Vergleich mit experimentellen Daten. Die Betrachtung von wasserhaltigen und wasserfreien Stoffsystemen ermöglicht die Evaluierung im Einsatztemperaturbereich von -20 Grad Celsius bis 750 Grad Celsius. Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung von einer thermodynamischen Datenbank sowie Rechen- und Visualisierungs-Software für wasserhaltige und wasserfreie PCM-Systeme.
Das Projekt "Umsetzung des Aktionsplans für die prioritären Pfade invasiver Arten der Verordnung (EU) Nr. 1143/2014: Machbarkeitsstudie zur Maßnahme Migrationsbarrieren und technische Absperrungen in Schifffahrtskanälen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie durchgeführt. Am 1. Januar 2015 ist die Verordnung (EU) Nr. 1143/2014 zum Umgang mit invasiven Arten in Kraft getreten. Einer der zentralen Gegenstände der EU-Verordnung ist die Prävention der Einbringung und Ausbreitung invasiver Arten. Dabei soll die nicht vorsätzliche Einbringung und Ausbreitung in erster Linie durch entsprechende präventive Maßnahmen an den prioritären Einbringungs- und Ausbreitungspfaden verhindert werden. Die Maßnahmen sind gemäß Art. 13 der Verordnung in einem Aktionsplan festzuschreiben, der durch ein Forschungsvorhaben im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz (F+E-Vorhaben FKZ 3518 82 0600) vorbereitet wird und durch das Bundesumweltministerium gemäß §40d BNatSchG zu beschließen ist. Im Rahmen des prioritären Pfades 'Eigenständige Bewegung entlang von Kanälen oder Wasserstraßen' ist als Maßnahme 'Forschung zu Migrationsbarrieren und technischen Absperrungen in Schifffahrtskanälen' vorgesehen. Als Akteur für die Umsetzung und Dokumentation der Maßnahme ist das Bundesamt für Naturschutz vorgesehen. In der ersten Aktionsphase (2020-2023) der Maßnahme soll durch das BfN ein F+E-Vorhaben zur Erstellung einer Machbarkeitsstudie geplant und durchgeführt werden. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen in Kooperation mit verschiedenen Sektoren (u.a. Schifffahrt, Fischerei) Grundlagen zur Verhinderung der selbständigen Ausbreitung gebietsfremder Arten entlang von Schifffahrtskanälen erarbeitet werden. Hierzu sollen mit Hilfe vorhandener Erkenntnisse und Expertenbefragungen insbesondere verschiedene technische Maßnahmen (z.B. Feinrechen, Elektrosperren, Luftblasenvorhänge, Lichtblitze, akustische Signale, Reinigung von Schiffsrümpfen) auf Machbarkeit geprüft werden.
Das Projekt "OPTIMA - Optimierung industrieller Anwendungen für heterogene HPC-Systeme mit FPGAs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik durchgeführt. Um eine wachsende Rechenleistung für zukünftige industrielle HPC-Anwendungen zu realisieren, ohne eine wesentliche Steigerung des Stromverbrauchs zuzulassen, ist der Einsatz von Rechen-beschleunigern unvermeidlich. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von FPGAs, die jederzeit neu konfiguriert werden können, um maßgeschneiderte Anwendungsbeschleuniger zu implementieren. Damit kann eine höhere Leistung und eine bessere Energieeffizienz erreicht werden, als dies mit CPUs und GPUs möglich ist. Das OPTIMA Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, industrielle Anwendungen sowie verschiedene Open-Source Bibliotheken auf zwei unterschiedliche FPGA-basierte HPC-Systeme zu portieren und sie für diese zu optimieren. Dabei kommen das vom Fraunhofer ITWM (FRAUN) entwickelte Programmiermodell GASPI/GPI-2, die Softwarelösung CARME und die Anwendung MESHFREE zum Einsatz.
Das Projekt "OPTIMA - Optimierung industrieller Anwendungen für heterogene HPC-Systeme mit FPGAs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute for Advanced Simulation (IAS), Jülich Supercomputing Centre (JSC) durchgeführt. Um eine wachsende Rechenleistung für zukünftige industrielle HPC-Anwendungen zu realisieren, ohne eine wesentliche Steigerung des Stromverbrauchs zuzulassen, ist der Einsatz von Rechen-beschleunigern unvermeidlich. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von FPGAs, die jederzeit neu konfiguriert werden können, um maßgeschneiderte Anwendungsbeschleuniger zu implementieren. Damit kann eine höhere Leistung und eine bessere Energieeffizienz erreicht werden, als dies mit CPUs und GPUs möglich ist. Das OPTIMA Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, industrielle Anwendungen sowie verschiedene Open-Source Bibliotheken auf zwei unterschiedliche FPGA-basierte HPC-Systeme zu portieren und sie für diese zu optimieren. Eines davon ist das vom Jülich Supercomputing Centre betriebene JUMAX System mit FPGA Beschleunigern von Maxeler, das zweite ein Prototyp, welches von den Projekten Ecoscale und ExaNeSt gebaut wurde. Dabei kommen innovative Programmiermodelle, wie das von Fraunhofer entwickelte asynchrone und einseitige parallele Programmiermodell GASPI/GPI-2, zum Einsatz. Um unsere Lösung industriellen Anwendern anbieten zu können, ist es von größter Bedeutung, einfach zu bedienende Schnittstellen bereitzustellen. Das von Fraunhofer entwickelte Open-Source-Softwaretool CARME bietet Benutzeroberflächen, die die Komplexität des zugrundeliegenden HPC-Clusters verbergen. Weiterhin wird das Open-CL basierte Programmierparadigma FPGA-ML aus den Ecoscale Projekt genutzt sowie ferner das statische Codeanalyse Werkzeug Parallelware des Partners Appentra sowie MaxJ Metasprache zu Entwicklung von Code für FPGAs von Maxeler. Die Anwendungen sind so gewählt, dass verschiedene, kommerziell relevante Anwendungsgebiete abgedeckt werden: - MESHFREE zur Simulation von komplexer strömungs- und kontinuums-mechanischer Prozesse - Webots zur Robotersimulation - Lineare Algebra und FEM Bibliotheken für die numerische Simulation von Untergrundprozessen von M3E - CFD Analysesoftware SAILFISH.
Das Projekt "Intelligenter KI-basierter Algorithmus zur Ermittlung von Dämpfungsparametern technischer Systeme in Analogie zum menschlichen Vokaltrakt (bioDamp)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt, Fakultät Maschinenbau durchgeführt. Das Labor für Akustik der FHWS forscht an numerischen Verfahren, die es erlauben Dämpfungseigenschaften technischer Systeme bereits früh im Entstehungsprozess zu berücksichtigen und gezielt zu beeinflussen. Als Vorlage dienen Dämpfungsmechanismen aus der Natur. Die aktuellen Ergebnisse sind sehr vielversprechend, jedoch ist die Bestimmung der Dämpfungsparameter sehr rechen- und damit zeitintensiv. Im Rahmen des Projekts soll ein intelligenter Algorithmus zur zeit- und kostensparenden Ermittlung der Dämpfungsparameter erarbeitet und mit der numerischen Simulation verknüpft werden. Ziel ist die deutliche Beschleunigung der Berechnung, um die Nutzerakzeptanz zu erhöhen und möglichst viele Nutzer anzusprechen. Bei der Entwicklung technischer Systeme liegt der Fokus auf Leichtbauweise, Lärmreduktion und Effizienz. Lärmreduktion wird in der Regel durch Hinzufügen von Massen an der Struktur erreicht und steht damit im Widerspruch zur angestrebten Leichtbauweise. Dieser Gegensatz kann durch eine Strategie des richtigen Materials am richtigen Ort aufgelöst werden, wenn die relevanten Dämpfungsmechanismen früh im Entstehungsprozess berücksichtigt werden. Das konkrete Untersuchungsobjekt ist der menschliche Vokaltrakt. Dieser zeigt lokal angepasste, teilweise sehr hohe Dämpfungseigenschaften und arbeitet trotzdem sehr effizient. Mit der Übertragung der zugrundeliegenden komplexen Mechanismen auf technische Systeme wird ein leiseres Strukturverhalten und insgesamt eine effizientere Konstruktion erreicht. Zur Bestimmung der Dämpfungsparameter mit Hilfe der künstlichen Intelligenz (KI) soll ein genetischer Algorithmus genutzt werden. Dieser eignet sich besonders für Funktionen, bei denen zunächst kein Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangswerten erkennbar ist. Die KI wird an den vorliegenden Daten des Vokaltrakts trainiert und anschließend in Verbindung mit der Simulationssoftware auf die konkrete Problemstellunq des Industriepaten angewandt.
Das Projekt "Teilprojekt: Lasersystem zur Bildgebung mittels laserinduzierter Fotolumineszenz für die Inspektion von Photovoltaikanlagen mit Drohnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Z-LASER GmbH durchgeführt. Es wird eine Drohne mit einem neuartigen Sensorsystem entwickelt, welche zur Inspektion von Photovoltaikanlagen verwendet werden soll. Das Sensorsystem dient zur Detektion von defekten Solarzellen bzw. Modulen und besteht aus einem Infrarotlaser, einem Kamerasystem, sowie einer Rechen- und Steuereinheit. Der im Teilprojekt von Z-LASER entwickelte Laser wird für den vorgesehenen Einsatz folgende Eigenschaften aufweisen müssen: Um ein ausreichendes Photolumineszenzsignal detektieren zu können, muss ein Hochleistungslaser mit etwa 3W bei einer Wellenlänge um 800nm eingesetzt werden. Dieses Laserlicht ist üblicherweise stark augenschädigend. Daher muss ein neuartiges optisches System entwickelt werden, welches den Laserstrahl in einen augenunschädlichen Strahl transformiert. Zur Signaloptimierung wird der Laser mit einem Autofokus und einer automatischen Helligkeitssteuerung ausgestattet. Die geringe Nutzlast der Drohne stellt zudem besondere Anforderungen an das Gewicht, die Maße und den Energieverbrauch des Lasers.
Das Projekt "Teilvorhaben: Batteriediagnosealgorithmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik durchgeführt. Mit der zunehmenden Verbreitung und Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen (engl. electric vehicles, kurz: EV) werden diese vermehrt in Kfz-Werkstätten zur Wartung, Diagnose und Reparatur eintreffen. Aufgrund der zunehmenden technischen Komplexität von EVs ist es technischen Werkstattmitarbeitern jedoch nicht ohne weiteres möglich, zuverlässige Fehlerdiagnosen, insbesondere der Lithium Ionen Batterie (kurz: LIB) durchzuführen. Zielsetzung des Teilvorhabens ist daher die Entwicklung komplexer Diagnosealgorithmen, die insbesondere in Hinblick auf Alterung eine zuverlässige und präzise Zustandsbestimmung von Li-Ionen Systemen ermöglichen. Diese Algorithmen werden in einer im Gesamtprojekt aufgebauten Cloud-IT-Infrastruktur eingebettet und zur Auswertung der durch die Werkstätten und Prüfeinrichtungen aufgezeichneten Messwerte der Elektrofahrzeuge herangezogen und an das Diagnosesystem zur Bewertung des Li-Ionen-Systems übermittelt. Die Einbettung in eine Cloud-IT-Infrastruktur bietet hierbei die Möglichkeit einer höheren Rechen-leistung, so dass die Komplexität und damit ebenfalls die Präzision der Diagnosealgorithmen deutlich erhöht werden kann. Des Weiteren führt der Online-basierte Ansatz zur flexiblen Erweiterung und Anpassung der Diagnosealgorithmik an verschiedene und neue Batterietypen ohne einen Prüfhardware-Austausch zu erfordern. Das Teilvorhaben trägt damit wesentlich dazu bei die in der Gesamtvorhabensbeschreibung genannten Zielen erreichen zu können.
Das Projekt "Bodenstationen, Lageregelung und verteiltes Rechnen für Kleinstsatelliten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Informatik, Informatik VII Robotik und Telematik durchgeführt. Ziel des TOM (Telematics Earth Observation Mission) Projektes ist es eine dreidimensionale Oberflächenerfassung in der Erdbeobachtung durch eine Kleinst-Satelliten-Formation bestehend aus drei verteilten, vernetzten, kooperierenden Kleinst-Satelliten zu ermöglichen. So soll durch die Formation von Kleinst-Satelliten im Orbit photogrammetrische 3D-Beobachtung ermöglicht bzw. durch die Kombination mehrerer Instrumente auf unterschiedlichen Satelliten fusionierte Daten generiert werden, die für Probleme wie Vulkanausbrüche, Folgen von Erdbeben, Waldbrände, Erdrutsche, Lawinenabgänge usw. nützlich sind. In diesem Teilvorhaben sollen insbesondere neue Konzepte und Technologien für Bodenstationen erforscht werden. Des Weiteren wird eine präzise Lageregelung für Erdbeobachtungsaufgaben entwickelt und es werden Methoden zum verteilten Rechnen in Multisatellitensystemen untersucht. Die Mitarbeiter von Prof. Schilling beschäftigen sich mit den Konzepten und Technologien für Satellitenbodenstationen. Das Team von Prof. Nüchter entwickelt Konzepte für die präzise Lageregelung für Erdbeobachtungsaufgaben und das Team von Prof. Montenegro führt eine Studie zum verteilten Rechnen auf miteinander vernetzten Satelliten durch.
