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Remote performance check for grid connected PV systems using satellite data

Das Projekt "Remote performance check for grid connected PV systems using satellite data" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. General Information/Objectives of the project: Small photovoltaic (PV) systems (i.e. in the power range of 1 to 10 kWp) regularly do not include any long term surveillance mechanism. As most system operators are not PV specialists, partial system faults or decreasing performance may not be recognized. The project will set up a remote performance check for small grid connected PV systems. No additional hardware installation will be necessary on site. Technical approach The site specific solar irradiation data will be derived from satellite images rather than from ground based measurements. On the basis of monthly irradiation time series, monthly values of PV system yield will be calculated and distributed automatically via postcard, fax or e-mail (whatever is most suitable) towards the system operators. The work necessary for the establishment of the PVSAT procedure is divided in five work packages: (1) Set up of a calculation procedure from satellite image data to site and system specific solar radiation at ground level. (2) Comparison of satellite derived radiation data with data from interpolation between ground stations, as quality check for the results of WP 1. (3) Definition of a generalized plant description, applicable to (residential) grid connected PV systems, and a corresponding numerical plant performance model for use with sparse input data. (4) Integration of the results of WPs 1 to 3 into the operational PVSAT performance check system. (5) Test and evaluation of the PVSAT procedure in the field, aided by solar energy users associations. Expected achievements The procedure will provide an operational, very low cost, long term surveillance for small PV systems, applicable to nearly any site within Europe. The mailings generated by PVSAT will remind the system operator periodically to check the performance of his installation, by comparing the meter reading at his site to the predicted value. In this way, a high system performance will be ensured over the whole lifetime of a PV system. Concerning the operating costs, the PVSAT procedure bears the potential of being the most cost effective way to check the performance of a large number of systems. This will enable a broad application of the procedure. Prime Contractor: Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V., Institut für Solare Energiesysteme; Freiburg im Breisgau; Germany.

Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics

Das Projekt "Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Clouds are important sources and sinks of diabatic heat, not only in terms of latent heat release but also with respect to absorption of solar radiation as well as absorption and emission of thermal radiation. Additionally, cloud shadows on the ground modify surface heating and thus sensible and latent heat fluxes. Although it has been demonstrated that cloud top cooling may reach values of several 100 K/day and that this may have a strong impact on cloud microphysics and local cloud evolution, it has not been demonstrated that there is actually an effect on weather, larger scale dynamics, and on atmospheric flow. This is even more true for radiative cooling from cloud sides which has been shown to reach values comparable to cloud top cooling but is completely neglected by any (one-dimensional) radiation scheme in current NWP or climate models. Radiation firstly affects the growth of cloud droplets, increasing (in case of thermal cooling) or decreasing (in case of solar heating) the rate by which they dissipate the energy released by latent heat. Secondly, the surrounding air is cooled or heated which directly feeds back on dynamics. The aim of the project is to study the question if realistic, three-dimensional radiative heating rates have an impact on cloud formation, and if there is an impact on atmospheric flow beyond cloud scale. To answer these questions, a reasonably fast but accurate representation of radiative heating rates in clouds will be developed for a cloud scale (EULAG) and an NWP model (COSMO). The project builds upon our previous work on three-dimensional heating and cooling rates and on development of reasonably fast approximations. A parameterization of heating rates depends strongly on the scale. For a cloud-resolving model like EULAG with a 100 m grid size and smaller, different approaches are needed compared to a numerical weather forecast model like COSMO: A cloud-resolving model allows properly resolving the radiation processes, but three-dimensional radiation transport requires interaction between many grid columns in the calculation which is a challenge for parallelization. The resolution of COSMO, on the other hand, requires parameterization of un-resolved cloud edge effects and sub-pixel cloudiness, but would need less interaction between individual grid columns. As a first step, we will study the impact of radiative heating and cooling in clouds on local circulation at cloud scale. For that purpose, an accurate yet fast approximation for 3D solar and thermal heating and cooling rates will be developed for the EULAG model in order to systematically study effects for a set of cloud-resolving simulations. (abridged text)

B1: The biology of southern bracken in the anthropogenic ecosystem in the San Francisco valley of South Ecuador

Das Projekt "B1: The biology of southern bracken in the anthropogenic ecosystem in the San Francisco valley of South Ecuador" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. Bracken covers about 40% of the pastures in the San Francisco valley and it is still spreading. Preliminary results suggest that bracken is composed of 2 species Pteridium arachnoideum and caudatum and several genetically differing lines. The taxonomic composition of bracken in the research area will be analysed using morphological characters, allozyme analysis and DNA-microsatellites. In a firetriggered succession, bracken outcompetes the pasture grass Setaria. This process is simulated by a model which is based on field measurements (ecological, ecophysiological, radiation data) assuming competition for light as the decisive factor. An extra module simulates the effect of burning on the competition. The model shall be extended to a third plant life form, the bush Baccharis latifolia, which is very common in the bracken-infested pastures. It shall also be applied to the effects of grazing and of bracken control measures which have been running for 2.5 years. The bracken control experiment has meanwhile merged in a repastorization experiment which shall be continued. Invasion and spreading of bracken since 1975 will be traced from Landsat scenes and the current appearance and further spreading of a bracken blight disease, a potential means of biocontrol shall be followed with QuickBird scenes.

Die Auswirkungen von CO2-Emissionen auf das Klima (Studie und Statusseminar)

Das Projekt "Die Auswirkungen von CO2-Emissionen auf das Klima (Studie und Statusseminar)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. Der gegenwaertige Kenntnisstand ueber die Folgen der zunehmenden CO2-Akkumulation in der Atmosphaere ist zusammenzustellen. Alle bekannten CO2-Modelle (Reservoirmodelle, Strahlungsmodelle, globale Klimamodelle) sind zu dokumentieren. Es ist ein Statusseminar durchzufuehren, dass Empfehlungen - unter Beruecksichtigung der internationalen Aktivitaeten - fuer Forschungsaktivitaeten in der Bundesrepublik Deutschland erarbeitet.

Teilvorhaben: IWES, ISE

Das Projekt "Teilvorhaben: IWES, ISE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik durchgeführt. Bis 2050 soll im Rahmen der Energiewende der Anteil der erneuerbaren Energieträger in Deutschland auf 80% des Bruttostromverbrauchs ansteigen. Dies erfordert eine effektivere Anpassung des Netzmanagements an die erhöhte Wetterabhängigkeit der Stromeinspeisung ins Netz. Insbesondere die dezentrale Einspeisung von Strom aus Photovoltaikanlagen stellt die Verteilnetzbetreiber vor neue Herausforderungen hinsichtlich des Netzausbaus, des Netzbetriebs und der Marktintegration. Eine detaillierte, ortsgenaue Berechnung der Einstrahlung ermöglicht durch eine verbesserte Prognose das Ausnutzen von Optimierungspotentialen bei der Spannungshaltung und in der Blindleistungskompensation. Das Fraunhofer ISE übernimmt in diesem Kontext die Aufgabe die horizontale Sonneneinstrahlung mithilfe von Messdaten aus Siliziumzellen zu bestimmen, womit lokale Wetter- und PV-Leistungsprognosen verbessert werden können. Das Fraunhofer IWES wird anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele die Nutzung der verbesserten PV-Prognosen anhand von Netzbetriebsführung im Verteilnetz zeigen und untersuchen. Das Vorhaben soll durch einen Verbund von 5 Arbeitspaketen (AP) mit einer starken gegenseitigen Verknüpfung der einzelnen APs erreicht werden. Das Fraunhofer ISE übernimmt innerhalb von AP 4 das Teilpaket 4.2. 'Ableitung horizontaler Strahlung aus Messdaten von Siliziumreferenzzellen in Modulebene'. Hierbei wird ein Modell zur Umrechnung der Globalstrahlung in Modulebene in die horizontalen Strahlungskomponenten aufgebaut. Dieses Modell wird durch eine Entwicklung ergänzt, mit der die auf Basis von Siliziumreferenzzellen gemessenen Strahlung in breitbandige Solarstrahlung konvertiert werden kann. Das Fraunhofer IWES wird zusammen mit den Projektpartnern anwendungsrelevante Beispiele in der Verteinetzebene bestimmen (AP5) und dann mithilfe detaillierter Netzberechnung den Einfluss präziser Prognosen auf die Netzbetriebsführung untersuchen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Neben der Organisation und Vernetzung exzellenter Wissenschaft im Verbund hat das Vorhaben zum Ziel Doktoranden und Nachwuchswissenschaftlern an das Gebiet der Strahlenforschung heranzuführen und für sie ein herausforderndes Tätigkeitsfeld zu öffnen. Der naturwissenschaftliche Nachwuchs soll eine gründliche Ausbildung in den Disziplinen erhalten, die wesentlich für das interdisziplinäre Feld der Strahlenforschung sind. In dem Arbeitspaket 3.2. 'Zähleffizienzkalibrierung von in vivo Messsystemen mit probanden-adaptierten anthropomorphen Modellen': sollen bereits existierende, segmentierte Voxelmodelle des menschlichen Körpers an die Körperproportionen eines Individuums angepasst werden. Diese werden dann eingesetzt um die Zähleffizienz für das jeweilige Ganz- bzw. Teilkörpermesssystem numerisch zu ermitteln. Ziel ist letztendlich eine verbesserte Wirkungsgradkalibrierung für die Teilkörperzähler und damit verbunden eine optimierte Dosisabschätzung für den individuell exponierten Probanden. Das Arbeitspaket 3.2. 'Zähleffizienzkalibrierung von in vivo Messsystemen mit probanden-adaptierten anthropomorphen Modellen' ist in vier Teilschritte unterteilt für die Aufgaben und Meilensteine definiert sind (siehe Verbundantrag Strahlung und Umwelt II: Radionuklide in der Umwelt, ihr Transport in Nahrungsketten zum und im Menschen). Das Erreichen dieser wird in regelmäßigen Verbundtreffen und gemeinsamen Zwischenberichten dokumentiert.

Rahmen fuer die Abschaetzung der Umweltvertraeglichkeit

Das Projekt "Rahmen fuer die Abschaetzung der Umweltvertraeglichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Strahlenschutz (ISS) durchgeführt. Objective: FASSET will bring to radiation protection a framework for assessment of environmental impact, i.e. impacts on organisms and the ecosystem processes. These issues are presently not being addressed in radiation protection. Vice versa, environmental management systems rarely address radiation protection issues. The framework will link sources, exposure, dosimetry and environmental effects/consequences together, by providing a reference set of models, dosimetric factors, etc, for generic organisms and ecosystems. Relevant components of the framework will be identified on an ecosystem basis through expert judgement. The framework would help in assessing environmental impact, in judging compliance against environmental quality criteria and standards, and help in communicating to different stake-holders the likely environmental consequences of projects in a planning stage. Prime Contractor: Swedish Radiation Protection Institute; Stockholm; Sweden.

Auswaschprozesse bei Nebel und Stratus

Das Projekt "Auswaschprozesse bei Nebel und Stratus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich Physik, Institut für Meteorologie durchgeführt. Es soll ein numerisches Modell entwickelt werden, mit dessen Hilfe sich Auswaschprozesse atmosphaerischer Spurenstoffe simulieren lassen bei Beschraenkung moeglicher Wolkenformen auf Nebel und Stratus. Zur Erreichung dieses Ziels wird ein vorhandenes einfaches Nebel- und Stratusmodell erweitert um die stochastisch-kinetischen Gleichungen des Aerosol- und Tropfenspektrums. Hierzu muessen geeignete numerische Verfahren bereitgestellt und erprobt werden. Verallgemeinert werden muss auch das bisherige Strahlungsmodell zur Erfassung spektraler Tropfenverteilungen. In einem spaeteren Stadium des Vorhabens sollen auch Auswaschprozesse atmosphaerischer Spurengase modelliert werden.

Strahlung als steuernde Ressource in der bewirtschaftung und verjüngung von Fichten - Buchen - Mischbeständen (ST161)

Das Projekt "Strahlung als steuernde Ressource in der bewirtschaftung und verjüngung von Fichten - Buchen - Mischbeständen (ST161)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Ökoklimatologie durchgeführt. Durchführung von Strahlungsmessungen in einem Fichten/Buchen-Mischbestand in hoher zeitlicher und spektraler Auflösung. Daraus sollen Modellannahmen zur Konkurrenzentwicklung von Nachbarindividuen quantitativ überprüft werden und vorhandene Strahlungsmodelle weiterentwickelt werden. Außerdem soll geklärt werden, wie stark waldbauliche Eingriffe zugunsten der Verjüngung für eine substanzielle Erhöhung der Strahlungsmenge sein müssen. Die Quantität und Qualität der solaren Strahlung sind für das Wachstum und die Konkurrenzsituation in Mischbeständen eine entscheidende Steuergröße. An 130 Messpunkten wurde der Spektralbereich 360-1020 mm räumlich, zeitlich und spektral hoch aufgelöst über eine gesamte Vegetationsperiode gemessen und daraus wichtige Informationen zur photosynthetisch und morphogenetisch aktiven Strahlung gewonnen. Ein 3D-Strahlungstransportmodell wurde zur Simulation des Strahlungsflusses herangezogen. Hiermit können beliebige Auflichtungsszenarien v.a. im Hinblick auf die Veränderung des Lichtklimas für die unteren Kronenäste und die Verjüngung durchgeführt werden.

Dreidimensionale Modellierung des Einflusses von Wolken auf die UV-B-Strahlung

Das Projekt "Dreidimensionale Modellierung des Einflusses von Wolken auf die UV-B-Strahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. Mit diesem Vorhaben sollen neue Erkenntnisse ueber den Einfluss von Wolken auf die bodennahe UV-B Strahlung gewonnen werden. Gegenstand der Untersuchungen sind insbesondere die Strahlungswechselwirkungsprozesse, die durch die dreidimensionale Struktur der Wolken hervorgerufen werden. Hierzu sollen sowohl numerische Sensitivitaetsstudien als auch in Kooperation mit Experimentatoren, Vergleiche von Modellergebnissen, mit gemessenen UV-B Spektren, unter Beruecksichtigung des aktuellen Wolken- und Atmosphaerenstands, durchgefuehrt werden. Fuer die Computersimulationen wird ein erstmalig auf den UV-B Spektralbereich abgestimmte dreidimensionale Strahlungstransportmodell benutzt. Es erlaubt in Erweiterung zu den bisher im UV-B eingesetzten eindimensionalen Modellen die Nachbildung dreidimensionaler Wolkenstrukturen.

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