Cognitio Litterarum
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Sachbericht zum Verwendungsnachweis - Öffentlicher Sachbericht Innovationssprint
No full textIm Projekt wurde ein neuartiges, energieeffizientes Ventil für Bewässerungssysteme entwickelt, das mit Formgedächtnislegierungen (FGL) als Antrieb und 3D- bzw. Spritzgussteilen arbeitet. Ziel war ein kostengünstiges, robustes Ventil, das mit üblichen Haushaltswasserdrücken (bis ca. 5 bar) unktioniert, auf vielen 3D-Druckern herstellbar ist und sich für eine spätere Serienfertigung im Spritzguss eignet
im Verbundprojekt "Programmierbare Materialien mit optimaler Stoßdämpfung nach dem Vorbild menschlicher Bandscheiben (ProBand)"
No full texttechnischer Abschlussbericht STROM
No full textIm Projekt wurde die Steuerung und Überwachung verteilter Batteriespeicher durch die Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnologien modernisiert. Dazu wurde ein durchgängig echtzeitfähiges Steuerungs- und Kommunikationssystem entwickelt, das auf 5G-Mobilfunk, Cloud-Infrastrukturen und intelligenter Sensorik basiert. Durch die Kombination aus GPS-Zeitsynchronisation und 5G-Kommunikation konnten räumlich verteilte Batteriespeichersysteme präzise koordiniert betrieben werden, insbesondere für netzdienliche Funktionen wie Frequenz- und Phasenregelung sowie Schwarzstart, wobei unerwünschte Ausgleichsströme bei Netzaufbau und Fehlerereignissen reduziert wurden. Als zentrale Plattform wurde die Cloud des National 5G Energy Hub (N5GEH) eingebunden, über die hochaufgelöste Betriebs- und Zustandsdaten (u.a. Strom, Spannung, Temperatur, Batteriezustand) erfasst, gespeichert, analysiert und für übergeordnete Steuerungsfunktionen bereitgestellt wurden, während sicherheitskritische Funktionen weiterhin in der lokalen Anlagensteuerung verblieben. Ergänzend wurden digitale
Zwillinge zur Simulation, Überwachung und vorausschauenden Instandhaltung umgesetzt sowie Sicherheits- und Ausfallkonzepte (u.a. Verschlüsselung, Redundanz und Notfallstrategien) erarbeitet. Die entwickelten Technologien wurden abschließend in einem Demonstratorsystem unter realen Bedingungen integriert, getestet und validiert.In the project, the control and monitoring of distributed battery energy storage systems were modernized by integrating advanced information and communication technologies. To this end, a fully real-time-capable control and communication system was developed based on 5G mobile networks, cloud infrastructures, and intelligent sensing. By combining GPS time synchronization with 5G communication, geographically distributed battery storage systems could be operated in a precisely coordinated manner, in particular for grid-supporting functions such as frequency and phase control as well as black-start capability, while reducing unwanted circulating currents during grid restoration and fault events. The cloud platform of the National 5G Energy Hub (N5GEH) was integrated as the central platform, enabling high-resolution operational and condition data (e.g., current, voltage, temperature,
battery state) to be acquired, stored, analyzed, and made available for higher-level control functions, while safety-critical functions remained within the local plant control system. In addition, digital twins were implemented for simulation, monitoring, and predictive maintenance, and security and failover concepts (including encryption, redundancy, and contingency strategies) were developed. Finally, the developed technologies were integrated, tested, and validated under real operating conditions in a demonstrator system
Abschlussbericht
No full textIm Rahmen des Verbundprojekts MarTERA-MuWIN - Multi-use floating offshore topside structure for wind energy wurde im Teilvorhaben MODULEX eine modulare schwimmende Offshore-Unterstruktur für multifunktionale Energieplattformen entwickelt und experimentell untersucht. Ziel war es, ein skalierbares Plattformkonzept zu entwerfen, das sowohl für Offshore-Windenergieanwendungen als auch für zusätzliche Nutzungen wie die Umwandlung elektrischer Energie oder die Produktion von grünem Wasserstoff geeignet ist.
Ausgehend von einer umfassenden Metocean-Analyse europäischer Offshore-Standorte wurde eine standortübergreifende Entwurfsmatrix entwickelt, die zentrale Umwelt- und Betriebsparameter systematisch berücksichtigt. Darauf aufbauend wurde ein modular aufgebauttes Tension-Leg-Platform-(TLP)-Konzept mit zylindrischen Strukturelementen entworfen und hydrodynamisch bewertet. Die Leistungsfähigkeit des Systems wurde durch numerische Analysen sowie durch Modellversuche in Wellenbecken experimentell validiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass modulare TLP-Strukturen ein vielversprechender Ansatz für flexible, wirtschaftlich skalierbare Offshore-Energieplattformen sind und einen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien und Power-to-X-Technologien im Offshore-Bereich leisten können
joint project: Qubits Control by Microwave Integrated Circuits (QuMIC) - specific part: scalable fabrication technology for superconducting circuits for Qubit-control
No full textIm Rahmen des Projektes wurden die technologischen Grundlagen für die Herstellung von JAWS-Chips sowie die erforderlichen Systembestandteile zur störungsarmen Ansteuerung von Qubits erforscht und realisiert. Die Funktionalität des Systems wurde gemeinschaftlich mit den Projektpartnern erfolgreich demonstriert. Es konnten quantisierte Spannungsstufen (Shapiro-Stufen) mit dem Multi-Chip-Modul demonstriert werden. Die Ansteuerung der Chips erfolgte mit Taktfrequenzen im GHz-Bereich. Die Ergebnisse wurden als Veröffentlichung eingereicht
Abschlussbericht zur Projektphase III, 2021-2025 ; BonaRes "Boden als nachhaltige Ressource", Modul A
No full textIm Forschungsvorhaben SIGNAL-Teilprojekt E wurde mit Hilfe des Agroforst-Modells XN5-AF untersucht, inwieweit Agroforstsysteme gegenüber Offenland-Ackerbau Vorteile in Bezug auf Ertrag und andere Ökosystemfunktionen (Kohlenstoffspeicherung, Evapotranspiration, Nitratauswaschung, Lachgasemissionen) haben können. XN5-AF ist in das Agrarökosystemmodell Expert-N (XN5) integriert und simuliert Beschattung, Windabschwächung, Wurzelkonkurrenz, und Streufall in Alley-Cropping Agroforstsystemen mit hoher zeitlicher Auflösung. Die Simulation der Interaktion von Baumstreifen mit den Ackerfrüchten wird hierbei über eine Kopplung von Wachstumsmodellen für Ackerfrüchte mit einem Baumwachstumsmodell sowie mit Modulen zum Bodenwasser-, Bodenwärme-, Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt realisiert. XN5-AF wurde anhand der Daten aus den mehrjährigen Versuchen an den SIGNAL-Standorten Dornburg, Forst und Wendhausen kalibriert und getestet, wobei für die Phänologie-Kalibrierung ergänzend Daten des Deutschen Wetterdienstes genutzt wurden, da die standortspezifischen Beobachtungen begrenzt waren. Mit Hilfe des kalibrierten Modells wurden Antwortkurven der Ökosystemfunktionen Evapotranspiration, Nitratauswaschung, Lachgasemissionen und Kohlenstoffspeicherung auf veränderte Randbedingungen in Bezug auf N-Düngergaben (20–150% der Düngergaben in den Versuchen) und Niederschlag (50–150% der gemessenen Werte) generiert. Die Simulationen legen nahe, dass Ertragsdifferenzen zwischen Offenlandanbau und Agroforst-Ackerfläche unter Trockenheit geringer werden. Überschüssiger Stickstoff wird bevorzugt in Nähe der Baumstreifen ausgewaschen oder als Lachgas emittiert. Für Winterweizen und Silomais wurden deutschlandweite (396 Landkreise) Simulationen durchgeführt, um regionale Unterschiede in den Ökosystemfunktionen zu ermitteln. Die Simulationen basierend auf der Bodenkarte BÜK200 und Era5-Land Wetterdaten. Während für Winterweizen deutschlandweit nur geringe Ertragseinbußen auf der Agroforst-Ackerfläche simuliert wurden (ca. –1 bis –4 %), zeigten sich für Silomais deutlich stärkere Ertragsverluste von bis zu –12% in östlichen Regionen. In Bezug auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden zeigen die Simulationen für Agroforst in Kombination mit Winterweizen einen leicht positiven Effekt. Für Silomais waren die Effekte in den meisten Regionen gering oder leicht negativ. Nitratauswaschung und Lachgasemissionen folgten weitgehend den Ertragsmustern. Klimaprojektionen (basierend auf bias-korrigierten Klimasimulationen aus dem Kernensemble der EURO-CORDEX und ReKliEs-DE Projekte) zeigen dauerhaft nachteilige Agroforsteffekte auf Silomaiserträge. Für Weizen werden hingegen werden ab ca. 2050 deutlich abnehmende Ertragsverluste prognostiziert, da sich die Beschattung durch Bäume bei steigenden Temperaturen hier zunehmend günstig auswirkt
Schlussbericht zum Verbundprojekt "MakeCityBonn", Phase 1
No full textDer Bericht fasst die wesentlichen Maßnahmen und Erkenntnisse des MINT-Clusters MakeCityBonn zusammen, das vom BMBFSFJ im Zeitraum 1. August 2022 bis 31. Juli 2025 gefördert wurde. MakeCityBonn richtete sich an Kinder und Jugendliche zwischen 10 und 16 Jahre sowie an pädagogische Fachkräfte. Die Deutsche Telekom Stiftung setzte das Projekt im genannten Zeitraum gemeinsam mit dem Fraunhofer IAIS, dem MakerSpace Bonn e. V. und der Stadt Bonn um. Ziel des Vorhabens war es, in Bonner Einrichtungen der offenen Kinder- und Jugendarbeit technikbasierte Ermöglichungsräume - sogenannte MakerSpaces - zu schaffen und zu betreiben. Junge Besucherinnen und Besucher lernten hier digitale Technologien wie 3D-Druck, Robotik, Coding oder auch Virtual Reality kennen und konnten eigenständig mit ihnen experimentieren und kreativ werden. Pädagogische Fachkräfte erhielten durch Fortbildungen vor Ort wertvolle Impulse, um junge Menschen im Umgang mit digitalen Technologien gezielt zu begleiten und zu fördern. Die notwendige technische Ausstattung erreichte die Einrichtungen per "eMakerMobil" - einem E-Lastenfahrrad, das im Wochenwechsel zwischen den unterschiedlichen Standorten verkehrte. Begleitet wurde das Projekt von stadtweiten Veranstaltungen wie Hackathons, Barcamps sowie digitalen Plattformen zum Austauschen und Vernetzen
