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STARK Institut für Sektorenkopplung in der Energiewende

Monitoring, Betriebsoptimierung und Know-how-Transfer im Pfaff-Quartier Kaiserslautern, Teilvorhaben: Wärmeversorgungsoptionen und Transfer

Das Vorhaben EnStadtPfaff_2 monitort den Betrieb des Pfaff-Quartiers in Kaiserslautern, seiner Gebäude und Technologien. Einzelne Technologien werden im Betrieb untersucht und optimiert, wie das Niedertemperatur- Wärmenetz mit Abwärme-Einspeisung einer Kältemaschine, das bidirektionale Laden von E-Mobilen zur Stützung des Stromnetzes, die Kundenanlage zur Erhöhung der Eigenstromnutzung und die Nutzerfreundlichkeit digitaler Services. Weiter erfolgt der Transfer der Erkenntnisse aus der Quartiersentwicklung an lokale, regionale und überregionale Zielgruppen. Das Pfaff-Quartier ist ein 20 ha großes ehemaliges Fabrikgelände, das die Stadt Kaiserslautern zu einem modernen Mischquartier mit dem Ziel der Klimaneutralität entwickelt. Im vorausgehenden Leuchtturm-Vorhaben EnStadt:Pfaff wurden Energie-, Mobilitäts- und IKT-Konzepte für das Quartier erarbeitet und die Erstellung des Bebauungsplans begleitet. Im ersten Bauabschnitt wurden die Infrastruktur umgesetzt und zwei Bestandsgebäude energetisch saniert, eine Energiezentrale neu erstellt und innovative Technologien und Komponenten zur Erreichung der Klimaneutralität installiert. Werkzeuge und Leitfäden in den Bereichen Energie, Gebäude, Mobilität und Digitalisierung wurden entwickelt sowie die Prozesse der Quartiersentwicklung sozialwissenschaftlich untersucht. Ein Reallabor-Zentrum wurde erstellt, um mit verschiedenen Zielgruppen Lösungen weiterentwickeln zu können. Im Teilvorhaben werden die Wärmeversorgungsoptionen des Quartiers überprüft und neu bewertet. Ein Fokus liegt dabei auf der Identifikation nachhaltiger, effizienter Wärmeversorgungstechnologien sowie Untersuchung der bestehenden und neu zu bewertenden Potenziale unter Berücksichtigung heutiger Rahmenbedingungen. Es werden technische, organisatorische und prozessuale Erfahrungen aus EnStadt:Pfaff an Multiplikatoren und professionelle Marktakteure zur Beschleunigung der kommunalen Energiewende und zur Erreichung eines klimaneutralen Quartiers transferiert.

Manuell erfasste Einzelbaum Stammpositionen in einigen Wuppertaler Parkanlagen

Der Datensatz umfasst die vom Ressort Grünflächen und Forsten der Stadt Wuppertal manuell erfassten 15.194 punktförmigen Einzelbaumpositionen in den Parkanlagen Nordpark, Mirker Hain (südlicher Teil zwischen Kohl- und Vogelsangstraße) und Nützenberg (Teilbereich Kaiserhöhe). Die Daten wurden am Bildschirm mit der Software QGIS auf Basis von digitalen Orthophotos des Landes Nordrhein-Westfalen digitalisiert (Befliegungsdatum 01.03.2023, Bodenauflösung 10 cm). In diesen Luftbildern sind die Bäume ohne Belaubung abgebildet, was eine zuverlässige Erfassung der Stammpositionen ohne Sichtbehinderung durch das Blattwerk erlaubt. Der Datensatz wurde im Zusammenhang mit der Entwicklung des Verfahrens "twin4tree" im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling erstellt (Leitung dieses Teilvorhabens: EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH, Münster). Er dient zur unabhängigen quantitativen Überprüfung der Ergebnisse von KI-Verfahren zur Detektion von Einzelbäumen aus Luftbildern ("Ground Truth"). In dichten Baumbeständen ist nämlich die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Daher unterschätzen solche Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Mit den hier bereitgestellten Ground-Truth-Daten wurde für wurde für Wuppertal ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet. Der Datensatz ist in den Formaten GeoPackage, GeoJSON und KML in verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar.

Gründachkartierung

Auf der Grundlage einer automatisierten Methode der Firma EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH wurde für das gesamte Stadtgebiet eine Gründachkartierung vorgenommen. So kann das bereits genutzte Flächenpotenzial auf den Dresdner Dachflächen quantitativ erfasst und eine zukünftige Weiterentwicklung von begrünten Dächern analysiert werden. Die Punktdarstellungen zeigen die Dachflächen, auf denen eine Begrünung erfasst wurde. Dargestellt sind ausschließlich Gründächer mit einer Dachfläche ab einer Größe von zehn Quadratmetern. Konkrete Informationen zur exakten Bedeckung sowie zur genauen Größe der begrünten Dachfläche werden in der Karte nicht dargestellt. Die zunehmende Neuversiegelung und der damit einhergehende Rückgang von Grün- und Freiflächen stellt für die Stadt in Zeiten des Klimawandels eine enorme Herausforderung dar. Dachbegrünungen können aufgrund ihrer zahlreichen ökologischen Leistungen eine Lösung sein. Sie haben einen positiven Einfluss auf das Stadtklima, den Wasserhaushalt sowie die Luft- und Lärmbelastung. Außerdem sind sie ohne zusätzlichen städtischen Bodenverbrauch realisierbar. Damit gewinnen Dachbegrünungen in einer nachhaltigen zukunftsorientierten Stadtplanung zunehmend an Bedeutung.

Holistische Entwicklung einer vernetzten Toolchain für Druckbehälter aus thermoplastischem faserverstärktem Kunststoff

The challenge of sustainability in a global system

Sustainability models should consider aspects of the economy-environment-population nexus, be dynamic, and acknowledge the disparity among actors/countries. Lastly, sustainability models should not be programmed either to reject sustainability (e.g., an essential, non-renewable input) or to affirm it (e.g., costless, endogenous technical change). We develop a simulation model to assess sustainable development on three levels: economic (by determining production, consumption, investment, direct foreign investment, technology transfer, and international trade), social (by calculating population change, migration flows, and welfare), and environmental (by calculating the difference between environmental pollution and upgrading expenditures). The model follows 'representative' countries that differ in their initial endowments (i.e., natural resource endowment, physical and human capital, technology, and population), and thus in their development levels and prospects. In addition, we model free substitution in production, flexible economic structures, the ability to upgrade input factors via investment, and optimizing agents who possess a high degree of mobility and information, and who interact through and in response to market equilibria.

Probleme der Entsorgung fester Abfallstoffe in staedtischen und halbstaedtischen Gebieten von Entwicklungslaendern

Waehrend die systematische Entwicklung und Anwendung von angepassten Technologien fuer Entwicklungslaender im Bereich der Wasserversorgung bereits vor 1-2 Jahrzehnten einsetzte und entsprechende Anstrengungen auf dem Gebiet der Entsorgung menschlicher Abgaenge in den letzten 5 Jahren ebenfalls stark intensiviert wurden (vor allem auch gefoerdert durch die seit 1980 laufende 'International Drinking Water and Sanitation Decade'), hat man den Eindruck, dass bis heute weltweit dem Problem der Entsorgung von festen Abfaellen in Entwicklungslaendern wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Es fehlen vor allem Konzepte und Modelle fuer die gemeinsame Entsorgung von Haushalt-Abfaellen und von menschlichen Abgaengen in Siedlungen mit kleinem Wasserangebot.

Manuell erfasste Einzelbaum Stammpositionen in einigen Wuppertaler Parkanlagen

<p>Der Datensatz umfasst die vom Ressort Grünflächen und Forsten der Stadt Wuppertal manuell erfassten 15.194 punktförmigen Einzelbaumpositionen in den Parkanlagen Nordpark, Mirker Hain (südlicher Teil zwischen Kohl- und Vogelsangstraße) und Nützenberg (Teilbereich Kaiserhöhe). Die Daten wurden am Bildschirm mit der Software QGIS auf Basis von digitalen Orthophotos des Landes Nordrhein-Westfalen digitalisiert (Befliegungsdatum 01.03.2023, Bodenauflösung 10 cm). In diesen Luftbildern sind die Bäume ohne Belaubung abgebildet, was eine zuverlässige Erfassung der Stammpositionen ohne Sichtbehinderung durch das Blattwerk erlaubt. Der Datensatz wurde im Zusammenhang mit der Entwicklung des Verfahrens "twin4tree" im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling erstellt (Leitung dieses Teilvorhabens: EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH, Münster). Er dient zur unabhängigen quantitativen Überprüfung der Ergebnisse von KI-Verfahren zur Detektion von Einzelbäumen aus Luftbildern ("Ground Truth"). In dichten Baumbeständen ist nämlich die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Daher unterschätzen solche Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Mit den hier bereitgestellten Ground-Truth-Daten wurde für Wuppertal ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet. Der Datensatz ist in den Formaten GeoPackage, GeoJSON und KML in verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar.</p> <p> </p>

Manuell erfasste Einzelbaum Stammpositionen in einigen Wuppertaler Parkanlagen

<p>Der Datensatz umfasst die vom Ressort Grünflächen und Forsten der Stadt Wuppertal manuell erfassten 15.194 punktförmigen Einzelbaumpositionen in den Parkanlagen Nordpark, Mirker Hain (südlicher Teil zwischen Kohl- und Vogelsangstraße) und Nützenberg (Teilbereich Kaiserhöhe). Die Daten wurden am Bildschirm mit der Software QGIS auf Basis von digitalen Orthophotos des Landes Nordrhein-Westfalen digitalisiert (Befliegungsdatum 01.03.2023, Bodenauflösung 10 cm). In diesen Luftbildern sind die Bäume ohne Belaubung abgebildet, was eine zuverlässige Erfassung der Stammpositionen ohne Sichtbehinderung durch das Blattwerk erlaubt. Der Datensatz wurde im Zusammenhang mit der Entwicklung des Verfahrens "twin4tree" im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling erstellt (Leitung dieses Teilvorhabens: EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH, Münster). Er dient zur unabhängigen quantitativen Überprüfung der Ergebnisse von KI-Verfahren zur Detektion von Einzelbäumen aus Luftbildern ("Ground Truth"). In dichten Baumbeständen ist nämlich die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Daher unterschätzen solche Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Mit den hier bereitgestellten Ground-Truth-Daten wurde für Wuppertal ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet. Der Datensatz ist in den Formaten GeoPackage, GeoJSON und KML in verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar.</p> <p> </p>

Einzelbaum Kronenumringe aus Luftbildern (2021) Wuppertal

<p>Der Datensatz umfasst die automatisiert aus Luftbildern (Aufnahmezeitpunkte 30. März und 01./02. Juni 2021) abgeleiteten, zweidimensionalen Baumkronenumringe ("Baumkronenpolygone") von rund 894.000 Bäumen im Stadtgebiet von Wuppertal, ausgeführt durch die EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH aus Münster im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling mit dem in dieser Kooperation entwickelten Verfahren "twin4tree". Hierbei wurde das normalisierte Digitale Oberflächenmodell (nDOM) von Geobasis NRW (Jahrgang 2021) als Höhenmodell verwendet. Um keine Gebäude oder Bauwerke als Baum zu identifizieren, wurden für das Vegetationshöhenmodell nur Bereiche des nDOM innerhalb einer Baummaske berücksichtigt, die zuvor über eine Klassifikation der o. g. Luftbilder mit dem KI-Verfahren "Cop4ALL" erzeugt wurde. Die einzelnen Bäume wurden darin über ein Template-Matching-Verfahren identifiziert, bei dem variable 3D-Schablonen (sphärische und gaußförmige Form für Laubbäume, parabolische, hyperbolische und konische Form für Nadelbäume) über das Vegetationshöhenmodell gelegt werden. Den so gefundenen Baumstandorten wurden mittels einer Segmentierung des Vegetationshöhenmodells Baumkronen zugeordnet, deren senkrechte Projektion auf den Boden zweidimensionale Baumkronenpolygone ergab. Der Datensatz ist im GeoPackage-Format als Original und zur Reduzierung der Dateigröße als Variante mit generalisierten Baumkronenpolygonen unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar.</p> <p><strong>Wichtiger Hinweis: In dichten Baumbeständen ist die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Auch sogenannte "beherrscht stehende Individuen" unterhalb der aus der Luft sichtbaren Baumkronen lassen sich mit dem twin4tree-Verfahren nicht eindeutig erkennen. Daher unterschätzt das Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Aus stichprobenhafte Zählungen in einigen Waldbereichen wurde ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet.</strong></p> <p> </p>

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