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Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Energieeffizientes und klimagerechtes Bauen', Entwicklung einer Strategie zur Unterstützung des Energieeinsparverhaltens von Nutzern in Büro- und Verwaltungsgebäuden

Der Energieverbrauch in öffentlichen Gebäuden kann durch die Veränderung des Nutzerverhaltens um bis zu 40 Prozent gesenkt werden. Ziel des Forschungsprojekts ist es, Strategien zur Beeinflussung bzw. Optimierung des Energieeinsparverhaltens der Nutzerinnen und Nutzer in Bürogebäuden zu erarbeiten. Durch die direkte Einbindung der Beschäftigten sollen alltagstaugliche und leicht umsetzbare Strategien entwickelt und die praktische Anwendbarkeit dieser untersucht und in der Heizperiode 2018/2019 in einer Pilotphase umgesetzt werden. Ausgangslage: Um die Energieeffizienz von Büros und Bürogebäuden zu steigern, werden viele technische Lösungen entwickelt und angewandt. Die tatsächliche Wirksamkeit und Nachhaltigkeit dieser Maßnahmen entsprechen allerdings häufig nicht den Erwartungen. Insbesondere bei der Energieeffizienz in Bürogebäuden ist die tatsächlich erreichte Nachhaltigkeitsleistung technikzentrierter Effizienzmaßnahmen oft geringer als die vorhergesagte Leistung. Dies liegt vor allem daran, dass der Einfluss von Nutzerinnen und Nutzern auf den Gebäudebetrieb - etwa Angestellte, Gebäudeeigentümerinnen und -eigentümer, Gebäudemanagerinnen und -manager etc. - nicht beachtet wird. Alltägliche Verhaltensmuster und Routinen führen vielfach zu Rebound-Effekten, die Energie verbrauchen und damit Kosten verursachen. Studien zeigen, dass durch die gezielte Veränderung des Nutzerverhaltens ein wesentlicher Beitrag zur Reduktion des Energieverbrauchs und damit zum Erreichen der Klimaziele in Bürogebäuden geleistet werden kann. Ziel: Ziel des Forschungsprojekts ist es, Strategien zur Beeinflussung und Optimierung des Energieeinsparverhaltens von Nutzerinnen und Nutzern in Büro- und Verwaltungsgebäuden zu erarbeiten. Mithilfe sozialempirischer Methoden werden mögliche Strategien zur Unterstützung des Energieeinsparverhaltens eruiert, wobei die Nutzerakzeptanz und eine dauerhafte intrinsische Motivation im Fokus der Betrachtung stehen. Das Monitoring des Raumklimas in den Büros ermöglicht zudem die Validierung der Strategien anhand quantitativer Indikatoren. Die entwickelten Strategien sollen weiterhin auf ihre praktische Anwendbarkeit geprüft sowie in der Heizperiode 2018/2019 in einer Pilotphase umgesetzt werden. Abschließend soll eine Potenzialabschätzung der verschiedenen Strategien vorgenommen werden.

Intergration von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen durch partikelbasierte Simulation

Eine integrierte Hydrosystemmodellierung ist aufgrund verschiedener räumlicher und zeitlicher Skalen sowie der Komplexitätsstufen der beteiligten Prozesse herausfordernd. Dennoch erfordern viele hydrologische Fragestellungen eine ganzheitliche Betrachtung durch eine fundierte Prozessbeschreibung mit einer Umsetzung in Modellkonzepte. Zu diesen Fragestellungen zählen beispielsweise Risikoanalysen und Modellierungen von Sturzfluten, die sowohl hydrologische als auch hydrodynamische Prozesse beinhaltet. Das Ziel des Projekts ist die integrierte Berücksichtigung von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen innerhalb eines einzigen Modells. Dieser neuartige Modelltyp basiert auf der numerischen Interpolationsmethodik SPH (smoothed particle hydrodynamics) in Verbindung mit innovativen Skalierungsmethoden. Im Gegensatz zu etablierten Euler basierten Methoden erfolgt die zeitliche Integration über die dynamischen Partikel und nicht über ein starres Gitter. Für hydrodynamische Fragestellungen wird die SPH Methode bereits eingesetzt, eine Einbeziehung von hydrologischen, hydrogeologischen oder bodenphysikalischen Prozessen erfolgte bisher jedoch nicht, obwohl die Methodik aufgrund der numerischen Stabilität und flexiblen Erweiterbarkeit das Potential dazu besitzt. Die Umsetzung der Prozessbeschreibungen erfolgt durch die GPU-CUDA Technik für Nvidia Grafikkarten. Die innovative dynamische Skalierung ermöglicht die Übertragbarkeit von Prozessen der Wasserbewegung auf reale hydrologische Einzugsgebiete. Diese Skalierung basiert auf Ähnlichkeits-Konzepten aus der Bodenphysik. Daten zu den Böden und der Vegetation werden in Eigenschaftsfeldern bereitgestellt, wobei die einzelnen Parameter durch Verteilungsfunktionen beschrieben werden. Die Zuordnung der Parameter zu den Partikeln durch multiple Wahrscheinlichkeiten erfolgt in Analogie zu den Variationen in natürlichen Systemen. Die Dichte und Geschwindigkeit der Partikel werden über die Eigenschaftsfelder beeinflusst, während die Partikeleigenschaften die dynamische Skalierung vorgeben. Meilenstein 1 ist ein voll funktionsfähiges Modellsystem mit einer detaillierten Prozessbeschreibung auf der Plot Skala. Berücksichtigt werden die Interaktionen des Wassers mit der Vegetationszone, der ungesättigten und gesättigten Zone. Meilenstein 2 ist auf den Transfer des Detailmodells auf größere Skalen ausgerichtet (Skalierung). Meilenstein 3 umfasst die erfolgreiche Anwendung des Modells auf der Einzugsgebietsskala samt Validierung anhand umfangreicher Beobachtungsdaten (Hühnerwasser). Nach der Validierung wird das integrierte Modellsystem für Anwendungen mit hohen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Prozessskalen eingesetzt. Das Ziel ist die Bereitstellung einer zuverlässigen und realistischen Grundlage in Bereichen wie Sturzfluten oder Bewässerung, um Schadenpotentiale oder den Bewässerungsbedarf zu beurteilen.

Molekulare Charakterisierung des Ren3 Locus der Resistenz gegen Erysiphe necator (den Echten Mehltau) aus der Rebsorte 'Regent'

Dieses Projekt hat zum Ziel, die Mechanismen der Resistenz gegen den Echten Mehltau (E. necator) aufzuklären, die am Haupt-QTL Locus Ren3 auf Chromosom 15 von Regent kodiert sind.Zur Sequenzanalyse des Locus müssen vorhandene genomische Teilsequenzen aus der Region weiter assembliert werden. Die resultierenden Contigs sind durch PCR Verfahren zu überprüfen. Das Schließen noch bestehender Lücken durch long range PCR ist anzustreben. Bioinformatorische Analysen (Ermittlung kodierender Bereiche, Datenbankabgleiche) werden in den Sequenzen positionelle Kandidatengene für die Resistenz identifizieren. Diese Kandidatengene werden auf ihre funktionelle Bedeutung hin untersucht. Dazu dienen Genexpressionsanalysen an resistenten und anfälligen Reben im Zusammenhang mit mikroskopischen Beobachtungen der Wirt/Pathogeninteraktion in frühen Stadien der pflanzlichen Abwehr.Vergleichende Diversitätsstudien der Kandidatengene an einem umfangreichen Probensatz resistenter und anfälliger Reben werden Sequenzvarianten und Einzelnukleotidaustausche (single nucleotide polymorphisms, SNPs) aufzeigen. Diese werden durch QTL Analyse und Assoziationsgenetik auf ihre Korrelation mit der Resistenzausprägung hin untersucht, womit zusätzliche Hinweise auf ihre funktionelle Bedeutung erhalten werden. Letztendlich ist ein Modell der erfolgreichen Abwehr bei Regent zu entwickeln. Wichtige Kandidatengene aus diesen Arbeiten sind durch Transformation in anfällige Rebsorten einzuführen und schließlich durch Test der transgenen Reben in ihrer Funktion zu validieren.Mit diesem Projekt und der Erarbeitung der Resistenzmechanismen wird eine Grundlage zur verbesserten züchterischen Nutzung der Resistenzloci in der Kombinationszüchtung für pyramidisierte, nachhaltige Resistenz geschaffen. Eng Merkmals-korrelierende (SNP) Marker werden erarbeitet, die in der Marker-gestützten Züchtung im Hochdurchsatz angewandt werden können.

ERA-Net SUSAN: Neue Indikatoren und Maßnahmen der imkerlichen Praxis zur Verbesserung der Bienengesundheit in Europa im Zeitalter von Aethina tumida (BPRACTICES)

Verluste von Bienenvölkern sind in Europa eng mit dem Auftreten von Bienenkrankheiten in den verschiedenen Mitgliedsstaaten verknüpft. Die Ausbreitung des eingeschleppten Bienenstockparasiten Aethina tumida (Kleiner Bienenstockkäfer - SHB) aus Italien wird die Bienenverluste noch verstärken. Dadurch werden die Bestäubungssicherheit, die durch Bienen geförderte Biodiversität in der Umwelt und der Bienenwirtschaftssektor beeinträchtigt. Ziele des Projektes sind die Entwicklung neuer Methoden zur Völkerführung (Gute imkerliche Praxis - GBP (Good Beekeeping Practices)), die Einführung und Annahme neuer klinischer Methoden, biomechanischer und innovativer molekularbiologischer Techniken unter Berücksichtigung der natürlichen Verhaltensweisen der Bienen. BPRACTICES hat einen innovativen Ansatz zur Diagnose und Vorbeugung der wichtigsten Bienenkrankheiten (Varroa destructor und damit verbundener Viren, Amerikanische und Europäische Faulbrut, Nosema spp., Aethina tumida) unter Einbeziehung der Identifikation und Validierung geeigneter Maßnahmen der guten imkerlichen Praxis. Dieser umfasst die Anwendung neuer und revolutionärer diagnostischer Techniken, wie zum Beispiel Biosensoren aus Honig und PCR Analysen aus Gemülleproben, die dazu beitragen, die Bienengesundheit zu erhalten und die Anwendung chemischer Behandlungen zu reduzieren. Dadurch wird die Qualität und Sicherheit der Bienenprodukte erhalten. Dieses nachhaltige Produktionssystem, das die natürlichen Verhaltensweisen der Bienen zur Krankheitsabwehr stärkt, wird an die Verbraucher mit Hilfe neuer Informationstechnologien (QRCode/RFID system) kommuniziert. Diese erhalten dadurch genaue Informationen über den gesamten Gewinnungsprozess der Produkte. Diese Ziele werden mit Hilfe einer fachübergreifenden Strategie durch die Kombination aus wissenschaftlicher Forschung, praktischer Sachkenntnis bei der Validierung der Methoden und in der Lebensmittelüberwachung, sowie durch betriebswirtschaftliche, gesellschaftliche und marktorientierte Auswertungen, erreicht. Dieser breite Zugang wird durch die Einbindung unterschiedlicher Akteure in den einzelnen Arbeitspaketen (WPs) ermöglicht. Diese bestehen aus Experten unterschiedlicher Fachgebiete mit verschiedenen Arbeitsschwerpunkten, aber auch aus Imkervertretern, die über die Apimondia ihr praktisches und wertvolles Wissen einbringen. Die Steigerung der Produktivität, Ausfallssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Produktion im Tiersektor (Research Area 1) wird durch die Verbesserung in der Völkerführung mit dem Ziel, die Verbreitung der wichtigsten Bienenkrankheiten in der EU zu beschränken, erreicht. Dies wird die Quantität, Qualität und Sicherheit der Bienenprodukte in der EU erhöhen und die wirtschaftlichen Verluste durch Krankheiten und durch suboptimale Völkerführung reduzieren. Es wird ein länderspezifischer Zugang im Hinblick auf die Bienenkrankheiten gewählt, um künftige Bedrohungen der Bienenzucht in EU abzuwenden. (Text gekürzt)

Forschergruppe (FOR) 2630: Understanding the global freshwater system by combining geodetic and remote sensing information with modelling using a calibration/data assimilation approach (GlobalCDA), Optimierung alternativer GRACE-Datensätze zur Kalibrierung und Datenassimilation und Validierung von Modellergebnissen gegen unabhängige Daten

Dieses Teilprojekt wird zu den übergeordneten Zielen der Forschergruppe beitragen durch (1) die Bereitstellung optimierter, alternativer GRACE-Datenprodukte inklusive passender Unsicherheitsinformationen und (2) durch die Validierung der in GlobalCDA erzielten Ergebnisse gegen unabhängige Datensätze. Bezüglich des ersten Ziels werden wir das Potential von nicht-standard GRACE-Produkten für C/DA untersuchen, wobei wir uns zunächst auf alternative räumliche Parametrisierungen (z.B. Mascons, Inversionslösungen) konzentrieren, im weiteren Verlauf des Projektes jedoch auch zeitlich höher aufgelöste (tägliche) GRACE-Lösungen betrachten werden. Ein weiterer Fokus wird die konsistente Behandlung räumlich konzentrierter Massenvariationen (Reservoire, Flüsse, etc.) sein, welche unterhalb der GRACE-Auflösung liegen, jedoch durch die Stärke ihres Signals einen großen Einfluss auf die C/DA-Ergebnisse haben. Im zweiten Teil von P4 werden die Ergebnisse unterschiedlicher Modellläufe (mit/ohne C/DA, vor/nach der Implementierung neuer Modellstrukturen) validiert gegen unabhängig bestimmte Wasserspeicheränderungen in verschiedenen Kompartimenten (z.B. Bodenfeuchte, Grundwasser) aus Beobachtungen und hochauflösenden regionalen Modellen.

Electric Adaptiv Autonomous Smart deliverY System - TP Fahrverhalten, Mensch-Maschine Interaktion und Logistiksystemintegration, Teilvorhaben: Anwendungstest- und Prototypische Integration

Atmosphärische Zirkulationsindizes globaler Klimamodelle (Status: 2010) "OWLK_GCM-plus"

Dieser Datenbestand dient der Analyse atmosphärischer Zirkulationsbedingungen (Wetterlagen, NAO) im nordatlantisch-mitteleuropäischen Sektor wie sie von Reanalyse- und globalen Klimamodellen (Status: 2010) simuliert werden. Ausgewählt wurden solche Klimamodelläufe, die für Mitteleuropa oder Deutschland regionalisiert wurden. Mit dem Datenbestand kann einerseits die Eignung der verschiedenen Modelle zur Reproduktion der beobachteten Zirkulationsverhälnisse (1950-2000) geprüft werden. Andererseits können simulierte Änderungen (2001-2100) ausgewertet werden. Zusätzlich werden Temperatur -und Niederschlagsdaten bereitgestellt, mit denen die Wetterwirksamkeit der Wetterlagen je GCM bewertet werden kann.

Nachbewilligung zur Dritten Phase des Projektes: Entwicklung eines zweistufigen biologischen Verfahrens zur Reinigung von Deponiesickerwasser und industriellen Abwässern mit komplexen Stoffgemischen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel der letzten Projektphase war es, mit einer Langzeit-Praxiserprobung das zweistufige biologische Verfahren zur Deponiesickerwasserreinigung als Stand der Technik zu etablieren und zu bilanzieren. Nach der Inbetriebnahme des Technikums am Deponiestandort Schöneiche ging es in der zwölfmonatigen Laufzeit des Projektes AZ 14996/04 in den Langzeitversuchen um die Validierung der Laborergebnisse im technischen Maßstab, die verfahrenstechnische Optimierung der Anlage und um eine damit verbundene mögliche Kostenreduzierung des Systems. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem ersten Technikums-Probebetrieb wurde eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen durchgeführt: - der Umbau des Rohsickerwasserzulaufs, - die Verwendung von Soda statt Bicarbonat für die Ammoniumoxidation in Reaktor 2, - der Einsatz von Membrandosierpumpen mit integrierten Rückschlagventilen für die Zugabe von Soda und Essigsäure, - der Einbau von zusätzlichen Polyurethan-Festbetten zur Vergrößerung der Oberfläche für die Besiedlung mit Mikroorganismen, - die Einstellung des Sollwerts für Reaktor 4 auf einen pH-Wert von 6,5, - ein Update der SPS-Steuerung der Nanofiltration zur freien Programmierung der Spülzyklen, - der Einbau eines Absperrhahns vor den Nanofiltrations-Vorfilter - und die Trennung des Nanofiltrationsablaufs vom Reaktoren-Sammelablauf zur Behälterleerung. Es wurde sowohl Rohsickerwasser der MEAB-Deponie Schöneiche als auch Sickerwasserkonzentrat der Deponie Vorketzin behandelt. Fazit: Wegen der durchgeführten Optimierungsmaßnahmen ist es prinzipiell gelungen, das Schöneicher Rohsickerwasser gemäß Anhang 51 der Abwasserverordnung aufzureinigen. In Vorketzin wurde die organische Belastung über 70% und Stickstoff über 80% reduziert. Nach Rückgang der Calciumfracht sollte es zukünftig möglich sein, mit der Zweistufen-Biologie das Sickerwasserkonzentrat ausreichend zu reinigen, da organische Belastung und Stickstoffgehalt geringer als im Schöneicher Rohsickerwasser sind. Um das Verfahren als Stand der Technik, vor allem für die Behandlung von Sickerwasserkonzentraten, zu etablieren, müssten die Laborvorgaben mit den Erfahrungen des Technikumsbetriebs kombiniert und in einer weiteren Versuchsreihe unter optimierten Bedingungen verifiziert werden.

Hydraulische Messungen während des Elbe-Hochwassers im Sommer 2013

Erste Auswertungen der Messkampagnen von Bundes- und Landesbehörden bestätigen bisherige Modellrechnungen und verbessern das Verständnis von Hochwasserabläufen. Im Mai und Juni des Jahres 2013 traten in den deutschen Flussgebieten außerordentliche Hochwasser auf. Die Elbe wies in einigen Abschnitten neue Höchstwasserstände auf. Insbesondere aus der Saale strömten große Wassermassen in den Fluss ein, sodass das Hochwasser unterhalb der Saalemündung deutlich höher auflief als beim Sommerhochwasser 2002; bei Magdeburg-Buckau lag der Scheitel 75 cm über dem bisherigen Höchststand. Um die Elbe zu entlasten, aktivierte man den Elbe-Umflutkanal bei Magdeburg, sperrte Nebenflüsse ab und setzte die Havelniederung kontrolliert unter Wasser. Auch durch einige Deichbrüche wurden teilweise erhebliche Volumina aus der Elbe abgeführt. Das führte zu einem Absunk der Wasserspiegel im Bereich mehrerer Dezimeter. Trotzdem wurde in Magdeburg nach Angaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde mit ca. 5.100 m3?s ein Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 200 bis 500 Jahren erreicht. Mehrere Institutionen der Elbe-Anrainerländer und des Bundes führten Messungen während des Hochwassers durch. Die BAW benötigt insbesondere Messwerte von Oberflächen- und Grundwasser, um mit ihnen Modelle zu überprüfen. Hauptziel einer Messkampagne vom 7. bis 13. Juni 2013 war deshalb, zwischen Riesa bei Elbe (El)-km 106 und dem Wehr Geesthacht (El-km 586 ) nah am Hochwasserscheitel den Wasserspiegel etwa in der Flussachse zu messen. Begleitend wurden Durchflussmessungen durchgeführt, die dazu dienten, sowohl den Abfluss als auch Durchflussanteile und Fließgeschwindigkeiten zu ermitteln. Am 14. Juni 2013 wurden im Bereich der Deichrückverlegung Lenzen (bei El-km 480) zusätzlich Fließgeschwindigkeiten in den Deichschlitzen gemessen. Diese wurden durch punktuelle Grund- und Oberflächenwasser-Messungen ergänzt. Die Auswertung der Messungen wird noch geraume Zeit in Anspruch nehmen. Schon jetzt ist aber klar, dass die Ergebnisse von großem Nutzen sein werden, um die Prozesse in der Natur besser verstehen und beschreiben zu können. Auch tragen sie dazu bei, die Strömungsmodelle der (acronym = 'Bundesanstalt für Wasserbau') BAW zu validieren. Zwei erste Auswertungen machen dies deutlich.

Data reporting "Validation of Lagrangian particle movement in CFD simulations for the evaluation of passive downstream fish passage"

To validate a numerical method to simulate passive downstream fish passage of fish, the numeri-cal method was compared with laboratory data. The particle movement in a laboratory flume was compared with the particle movement in the numerical model of this flume. The videos of the experiments in the laboratory model and the tracked particle positions of the numerical ex-periments and the laboratory experiments are provided.

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