• Energy Research
• 2021-2025close
• AT close
• TH close
• TU Wien close

This dataset was produced with funding from the European Space Agency (ESA) Climate Change Initiative (CCI) Plus Soil Moisture Project (CCN 3 to ESRIN Contract No: 4000126684/19/I-NB "ESA CCI+ Phase 1 New R&D on CCI ECVS Soil Moisture"). Project website: https://climate.esa.int/en/projects/soil-moisture/ This dataset contains information on the Surface Soil Moisture (SM) content derived from satellite observations in the microwave domain. Abstract ESA CCI Soil Moisture is a multi-satellite climate data record that consists of harmonized, daily observations coming from 19 satellites (as of v09.1) operating in the microwave domain. The wealth of satellite information, particularly over the last decade, facilitates the creation of a data record with the highest possible data consistency and coverage.However, data gaps are still found in the record. This is particularly notable in earlier periods when a limited number of satellites were in operation, but can also arise from various retrieval issues, such as frozen soils, dense vegetation, and radio frequency interference (RFI). These data gaps present a challenge for many users, as they have the potential to obscure relevant events within a study area or are incompatible with (machine learning) software that often relies on gap-free inputs.Since the requirement of a gap-free ESA CCI SM product was identified, various studies have demonstrated the suitability of different statistical methods to achieve this goal. A fundamental feature of such gap-filling method is to rely only on the original observational record, without need for ancillary variable or model-based information. Due to the intrinsic challenge, there was until present no global, long-term univariate gap-filled product available. In this version of the record, data gaps due to missing satellite overpasses and invalid measurements are filled using the Discrete Cosine Transform (DCT) Penalized Least Squares (PLS) algorithm (Garcia, 2010). A linear interpolation is applied over periods of (potentially) frozen soils with little to no variability in (frozen) soil moisture content. Summary Gap-filled global estimates of volumetric surface soil moisture from 1991-2023 at 0.25° sampling Fields of application (partial): climate variability and change, land-atmosphere interactions, global biogeochemical cycles and ecology, hydrological and land surface modelling, drought applications, and meteorology Method: Modified version of DCT-PLS (Garcia, 2010) interpolation/smoothing algorithm More information: ESA CCI SM Algorithm Theoretical Baseline Document [Chapter 7.2.9] (Dorigo et al., 2023) Technical details The dataset provides global daily estimates for the 1991-2023 period at 0.25° (~25 km) horizontal grid resolution. Daily images are grouped by year (YYYY), each subdirectory containing one netCDF image file for a specific day (DD), month (MM) in a 2-dimensional (longitude, latitude) grid system (CRS: WGS84). The file name has the following convention: ESACCI-SOILMOISTURE-L3S-SSMV-COMBINED_GAPFILLED-YYYYMMDD000000-fv09.1.nc Data Variables Each netCDF file contains 3 coordinate variables (WGS84 longitude, latitude and time stamp), as well as the following data variables: sm: (float) The Soil Moisture variable reflects estimates of daily average volumetric soil moisture content (m3/m3) in the soil surface layer (~0-5 cm) over a whole grid cell (0.25 degree). sm_uncertainty: (float) The Soil Moisture Uncertainty variable reflects the uncertainty (random error) of satellite observations, on which the interpolation is based (this variable is experimental and will change in future versions of the record). gapmask: (0 | 1) Indicates grid cells where a satellite observation is available (0), and where the interpolated value is used (1) in the 'sm' field. Additional information for each variable is given in the netCDF attributes. Software to open netCDF files These data can be read by any software that supports Climate and Forecast (CF) conform metadata standards for netCDF files, such as: Xarray (python) netCDF4 (python) esa_cci_sm (python) Similar tools exists for other programming languages (Matlab, R, etc.) Software packages and GIS tools can open netCDF files, e.g. CDO, NCO, QGIS, ArCGIS You can also use the GUI software Panoply to view the contents of each file References Dorigo, W., Preimesberger, W., Stradiotti, P., Kidd, R., van der Schalie, R., van der Vliet, M., Rodriguez-Fernandez, N., Madelon, R., & Baghdadi, N. (2023). ESA Climate Change Initiative Plus - Soil Moisture Algorithm Theoretical Baseline Document (ATBD) Supporting Product Version 08.1 (version 1.1). Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8320869 Garcia, D., 2010. Robust smoothing of gridded data in one and higher dimensions with missing values. Computational Statistics & Data Analysis, 54(4), pp.1167-1178. Available at: https://doi.org/10.1016/j.csda.2009.09.020 Related Records The following records are all part of the Soil Moisture Climate Data Records from satellites community 1 ESA CCI SM MODELFREE Surface Soil Moisture Record 10.48436/v8cwj-jk556 2 ESA CCI SM RZSM Root-Zone Soil Moisture Record 10.48436/hcm6n-t4m35

Two datasets for short term damage equivalent loads (DEL) and energy production of the IWT7.5 MW research wind turbine (https://doi.org/10.24406/IWES-N-518562) are provided. dataset_Derating is a subset of dataSet_Derating_withYaw. The damage equivalent loads are computed with the rainflow counting algorithm applied to time series loads. They are based on Miner's rule. Further details can be found in: Requate, N., Meyer, T., and Hofmann, R.: From wind conditions to operational strategy: Optimal planning of wind turbine damage progression over its lifetime, Wind Energ. Sci., accepted for publication, 2023. In the paper, the dataset_Derating was used to create surrogate models. A fullfactorial approach to simulate different parameter-combination was applied. Information about the signals and units is provided in the yml files. The range of parameters is given by python code in the yml file. For each set of parameters, 6 different 10 minute-realizations of a turbulent wind field ("seeds") were created. The turbine was then simulated separately for each turbulent wind field. Each folder contains the short term DELs for each 10 minute simulation and the aggregated short term DELs over all 6 wind realizations. Outliers from simulation error were removed. The data was originally intended to create surrogate models of the variation of outputs values throughout the parameter space. Further usage is possible and encouraged.

The aim of the this raster file is to allow comparability of districts across Europe, to support energy transformation in urban areas. Comparability will allow to transfer knowledge between district energy renovation projects. This dataset combines different raster files from the Hotmaps project. The dataset combines data from Heat density, Total Gross Floor Area, Residential Gross Floor Area. These three dataset act as a proxy to Heat Demand, Floor Space Index and Share of Residential Gross Floor Area. Further description can be found in the paper "Creating comparability among European neighbourhoods to enable district energy infrastructure towards positive energy districts".

Increasing electricity generation from variable renewable energy sources, such as wind and solar, has led to interest in additional short-term and long-term storage capacities. The most promising options for long-term storage of the renewable surplus are pumped hydro storage power plants, power-to-gas (PtG) hydrogen and power-to-gas methane plants. In addition, battery storage systems are a particularly promising option as short-term storage, especially as decentralised stationary battery storage coupled with photovoltaic systems, but also in the form of electric vehicles to store the decentralised renewable electricity surplus. The core objective of this thesis is to investigate the costs and future market prospects of these different electricity storage options. For this purpose, calculations on storage costs up to 2040 are conducted and the previously listed storage options are compared to each other. In addition, the level to which the specific investment costs of battery storage needs to decrease in order to be economically viable is assessed. Three different use cases are analysed using a linear optimisation model and the method of the internal rate of return: Battery storage in single-family buildings, in multi-apartment buildings and in cross-building utilisation. In order to be able to evaluate the impact of the most important parameters such as electricity price or feed-in remuneration a sensitivity analysis is carried out. Furthermore, a method is presented that allows the consumption as well as the parking and charging times of different vehicles and driving purposes to be modelled and thus also the possibility of storing the decentralised photovoltaic surplus. The focus of this analysis lies in the assessment of motorised private transport, which makes it possible to outline future charging and load control potentials in a subsequent analysis. The differences in demand and driving profiles for weekdays as well as for Saturdays, Sundays and holidays in general is outlined. Furthermore, the modelling considers the length distribution of the individual trips per trip purpose and different start times. A subsequent evaluation using an optimisation model then reveals the potential for electric vehicles to utilise decentralised photovoltaic surplus. The major conclusion is that the economic prospects of storage are not very bright. For all market-based storage technologies it will become hard to compete in the wholesale electricity markets and for decentralised (battery) systems it will be hard to compete with the end users’ electricity price. The core problem of virtually all categories of market-based storage systems are low full-load hours. However, any new storage capacity should be constructed only in a coordinated way and if there is a clear sign for new excess production, in this case from variable renewables. In addition, for hydrogen and methane there could be better economic prospects in the transport sector due to both higher energy price levels as well as a general lack of low carbon fuel alternatives. For decentralised battery storage, it can be concluded that, depending on the combination of capacities of photovoltaics, battery storage and in relation to the load profile, the battery storage costs would have to drop by at least 85% in order to generate a certain predefined return over a depreciation period of 25 years. The more different load profiles can be covered directly with photovoltaic electricity, e.g. in a multi-apartment building or across buildings, the less electricity needs to be stored and this reduces the benefit and the utilisation of the battery storage and therefore the specific investment costs must further decrease. Depending on the size of the PV system and the load profile, electric vehicles can only serve as decentralised storage to a limited extent, as the parking times do not correlate directly with PV generation, especially in the case of single-family buildings, and consumption is also not high enough to store enough PV electricity. Durch die zunehmende Stromerzeugung aus variablen erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Photovoltaik, wird auch die Diskussion um zusätzliche kurz- und langfristige Speicherkapazitäten verstärkt geführt. Die vielversprechendsten Optionen für die langfristige Speicherung des erneuerbaren Überschusses sind Pumpspeicherkraftwerke, Power-to-Gas (PtG) Wasserstoff- und Power-to-Gas- Methan Anlagen. Des Weiteren sind Batteriespeicher als Kurzzeitspeicher eine besonders vielversprechende Option, insbesondere als dezentrale stationäre Batteriespeicher gekoppelt mit Photovoltaikanlagen, aber auch in Form von Elektrofahrzeugen zur Speicherung des Überschusses aus dezentral erzeugter erneuerbarer Energie. Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Kosten und zukünftigen Marktchancen dieser verschiedenen Speicher zu analysieren. Dazu werden Berechnungen zu den Speicherkosten bis zum Jahr 2040 durchgeführt und die zuvor aufgeführten Speicheroptionen miteinander verglichen. Darüber hinaus wird in drei Anwendungsfällen mit Hilfe eines linearen Optimierungsmodells und der Methode des internen Zinsfußes untersucht, wie weit die spezifischen Investitionskosten für Batteriespeicher sinken müssten, um wirtschaftlich betrieben werden zu können. Um die Auswirkungen der wichtigsten Parameter wie Strompreis oder Einspeisevergütung bewerten zu können, wird zudem eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Darüber hinaus wird eine Methode vorgestellt, die es erlaubt, den Verbrauch sowie die Park- und Ladezeiten von Elektrofahrzeugen, die für unterschiedliche Fahrzwecke eingesetzt werden, zu modellieren. Diese Modellierung ermöglicht eine nachgelagerte Betrachtung optimaler Lade- und Laststeuerungspotentiale. Der Schwerpunkt dieser Analyse liegt in der Betrachtung des motorisierten Individualverkehrs. Die Unterschiede in den Last- und Fahrprofilen beziehungsweise Weglängen für Wochentage sowie für Samstage, Sonn- und Feiertage im Allgemeinen werden aufgezeigt. Eine anschließende Analyse der kostenoptimalen Beladung zeigt dann die Potenziale der Nutzung des dezentralen Photovoltaik Überschusses in Elektrofahrzeugen. Die wichtigste Schlussfolgerung ist, dass die Wirtschaftlichkeit sowohl von Langzeit- als auch Kurzzeitspeichern nur schwer erreichbar ist. Für alle am Strommarkt partizipierenden Speichertechnologien wird es auch zukünftig schwierig werden, auf den Großhandelsmärkten zu konkurrieren. Aber auch dezentrale Batteriespeicher können, trotz der deutlich höheren Endkundenstrompreise, auch zukünftig nur schwer wirtschaftlich betrieben werden. Das Kernproblem praktisch aller Kategorien von marktbasierten Speichersystemen sind die geringen Volllaststunden. Neue Speicherkapazitäten sollten daher nur koordiniert gebaut werden und auch nur dann, wenn auch der Überschuss aus Erneuerbaren deutlich steigt. Für dezentrale Batteriespeicher lässt sich schlussfolgern, dass die Batteriespeicherkosten je nach Kombination der Kapazitäten von Photovoltaik, Batteriespeicher und in Bezug auf das Lastprofil um mindestens 85% sinken müssten um eine bestimmte vordefinierte Rendite zu erzielen. Je mehr unterschiedliche Lastprofile direkt mit Photovoltaikstrom gedeckt werden können, z.B. in einem Mehrfamilienhaus oder liegenschaftsübergreifend, desto weniger Strom muss gespeichert werden. Dadurch wird die Auslastung und der Nutzen des Batteriespeichers geringer und somit müssten die spezifischen Investitionskosten noch weiter sinken. Elektrofahrzeuge können je nach Größe der PV-Anlage und des Lastprofils nur bedingt als dezentrale Speicher dienen, da die Parkzeiten insbesondere bei Einfamilienhäusern nicht direkt mit der PV-Erzeugung korrelieren und auch der Verbrauch nicht hoch genug ist, um genügend PV-Strom der eigenen PV-Anlage zu speichern. Abhilfe könnte hier geschaffen werden, indem der selbsterzeugte PV-Strom auch auswärts in das Fahrzeug geladen werden kann und somit zumindest der Energieanteil des Strompreises eingespart werden kann.

Abstract Gasket plate heat exchanger (GPHE) is among the most used heat exchanger types, known for its high effectiveness and compact design. Its remarkable feature is the corrugated plate geometry, typically a Chevron pattern. This work aims to analyze another corrugation pattern, which has segments with different angles to the vertical. The strengths and weaknesses of the segmented plate are still unclear, as the studies on this pattern are scarce. To fill this gap, we experimentally assess the pressure drop and heat transfer in a GPHE composed of 31 segmented plates. The plates have four quadrants, and the combination of low-angle and high-angle plates can form up to six channel types. Pressure and temperature data are acquired in 144 sets of experiments. In the pressure drop results, we observe a considerable discrepancy between the two streams, which leads to a discussion of a relevant phenomenon: the elastic deformation of the plates. If the inner pressure of the streams is not equal, the pressure gradient causes the plates to deform and change the channel geometry. The stream with the higher pressure has its channels expanded, while the lower pressure channels will be strangled. This phenomenon is rarely reported in the literature and strongly affects the pressure drop. Moreover, we present friction factor correlations for six channel types using flow data. Based on the generalized Lévêque analogy in the heat transfer experiments, we argue that the plates' deformation also affects the heat transfer.

Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft - gesperrte Arbeit (bis 2026-03-14+01:00) Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers

Der Automobilsektor steht derzeit vor der enormen Herausforderung, Traktionsbatterien für ihre Elektrofahrzeuge und somit den fortschreitenden Wandel zur Elektromobilität umweltfreundlicher zu gestalten. Um dabei auch das wirtschaftliche Potenzial dieses Vorhabens auszuschöpfen, konzentrieren sich Herstellende zunehmend auf Ansätze der Kreislaufwirtschaft. Die einschlägige Literatur befasst sich zwar bereits ausgiebig mit dieser Thematik, jedoch existieren bisher nur wenige Studien, die Aufschlüsse über konkrete Handlungen der Agierenden des Sektors bieten. Ziel dieser Arbeit ist deshalb, die aktuellen Fortschritte bei der Umsetzung von Kreislaufwirtschaftsstrategien der führenden Unternehmen der Branche zu erfassen, um aktuelle Prioritäten und zukünftige Entwicklungen umfassend darzustellen. Mit besonderem Augenmerk auf Strategien zur Verlängerung der Lebensdauer von Traktionsbatterien werden in dieser Arbeit außerdem die Herausforderungen, Entscheidungsgründe und Kooperationen untersucht, die den Erfolg des Wandels beeinflussen.Dazu wird zunächst eine systematische Analyse relevanter wissenschaftlicher Literatur durchgeführt, um aktuelle Aspekte der CE bei Traktionsbatterien zu untersuchen und Herausforderungen für den Sektor zu identifizieren. Darauf aufbauend wird eine Multiple Case Study mit 20 führenden Unternehmen der Branche durchgeführt, um den vorherrschenden Stand der Umsetzung einzelner zirkulärer Strategien darzustellen und Aussagen für den gesamten Sektor abzuleiten. Die notwendigen Informationen zur Durchführung der Studie werden durch eine Analyse grauer Literatur gewonnen und umfassen somit aktuelle und von den Herstellenden selbst veröffentlichte Informationen. Das Ergebnis dieser Arbeit sind Strategiematrizen, die zeigen welche Strategien derzeit im Fokus der Herstellenden stehen und welche nicht umfassend berücksichtigt werden. Die Analyse zeigt dabei, dass sich Unternehmen momentan vor allem auf Strategien zur Reduktion des Ressourceninputs während der Produktion und demzufolge auch auf das Recycling von Traktionsbatterien konzentrieren. Zur Verlängerung der Lebensdauer beabsichtigen die Herstellenden vorrangig die Wiederverwendung in Energiespeichern zur Unterstützung des elektrischen Energienetzes im industriellen Maßstab. Dabei zeigt sich aber auch ein großes Potenzial für künftige Anwendungen in privaten und mobilen Energiespeichern oder in Fahrzeugen mit geringeren Leistungsanforderungen. Zwar verfolgen mehrere Herstellende bereits die Reparatur von Traktionsbatterien oder deren Wiederverwendung am Aftersales Markt, derzeit jedoch höchstens auf Modulebene. Das Remanufacturing befindet sich gegenwärtig noch im Entwicklungsstadium und findet dementsprechend noch kaum Anwendung. The automotive industry is currently facing the enormous challenge of a more environmentally friendly transition to electric mobility. Traction batteries are at the centre of these efforts. In order to exploit the economic potential of this endeavour, manufacturers are increasingly focusing on circular economy (CE) approaches. Although the relevant literature already discusses this topic extensively, so far only a few studies exist that provide information about concrete actions of the actors in the sector. Therefore, this thesis presents the current priorities and necessary developments by comprehensively mapping the CE strategies of the leading companies in the automotive sector. With a particular focus on traction battery life extension strategies this thesis also examines the challenges, decision-making rationales, and collaborations that influence the success of change. To this end, a systematic analysis of relevant scientific literature is first carried out to examine current aspects of CE in traction batteries and identify challenges for the sector. Based on this, a multiple case study will be conducted with 20 leading companies in the sector to present the current status of implementation of individual circular strategies and to derive statements for the sector as a whole. The necessary information to conduct the study will be obtained through an analysis of grey literature and thus primarily comprise current information published by the manufacturers themselves. The results are strategy matrices that show which strategies manufacturers are currently focussing on and which are currently not comprehensively considered. The analysis shows that companies are focusing primarily on strategies to reduce resource inputs during production and, consequently, on recycling of traction batteries. To extend the service life, manufacturers primarily intend to repurpose traction batteries in energy storage systems to support the electrical energy grid on an industrial scale. This also offers great potential for future applications in private and mobile energy storage systems, or in vehicles with lower power requirements. Although several manufacturers are already pursuing the repair of traction batteries or their reuse in the aftersales market, this is done so far only at module level. The remanufacturing is currently still in the development stage and is therefore hardly used at all.

The climate change of the last few years is triggering a growing change in the content orientation of development planning. Climate and resources relevant determinations in development planning are gaining more and more importance against this background. They can be attributed to the spheres of "object”, "energy", "rainwater management", and "mobility ". A transnational comparison between the federal state of Salzburg and Germany thus does not only create basic and in-depth knowledge with regard to structure and contents of the respective development planning, but, by comparing facts, reveals deficiencies or options of improvement of the climate and resources relevant determinations. Given the urgency as a consequence of the climate change development planning cannot only be limited to current climate and resources relevant determinations, but must, with regard to the future development, give thought to purposeful further considerations and, consequently, make adequate proposals for the adaptation respectively change of climate and resource efficient determinations. Der Klimawandel der letzten Jahre führt verstärkt zu einem Wandel der inhaltlichen Ausrichtung der Bebauungsplanung. Klima- und ressourcenrelevante Festlegungen in Bebauungsplänen gewinnen vor diesem Hintergrund immer mehr an Bedeutung. Sie können den Bereichen „Objekt”, „Energie”, „Regenwassermanagement” und „Mobilität“ zugeordnet werden. Ein länderübergreifender Vergleich des Landes Salzburg in Österreich und Deutschland schafft dabei nicht nur grundlegende und vertiefte Kenntnisse hinsichtlich Aufbau und Inhalt der jeweiligen Bebauungspläne, sondern zeigt auch vergleichend Mängel bzw. Verbesserungsmöglichkeiten der klima- und ressourceneffizienten Festlegungen auf. Angesichts der Dringlichkeit in Folge des Klimawandels kann sich die Bebauungsplanung aber nicht nur auf aktuelle klima- und ressourcenrelevante Festlegungen beschränken, sondern muss im Hinblick auf die künftige Entwicklung dringend weiterhin zielführende Überlegungen anstellen und dementsprechende Vorschläge zur Anpassung bzw. Veränderung klima- und ressourceneffizienter Festlegungen machen.