Standardunsicherheit bezogen auf die mittlere Windgeschwindigkeit in % Die höhenunabhängige Unsicherheit der mittleren Windgeschwindigkeit resultiert aus Mess- und Modellierungsunsicherheiten in den Bereichen - Windgeschwindigkeitsmessung per Anemometer, - Windgeschwindigkeitsmessung per Fernmessverfahren, - Langzeitbezug und - Geländekomplexität.
Das Projekt "Beheizung von Gebaeuden und Wasser mit der Abwaerme einer Zementfabrik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INTERATOM durchgeführt. Objective: Partial utilization of rotary kiln jacket waste heat to heat buildings and water for industrial use, by way of a radiation absorber. Concurrently a measuring programme is to take place for the long term evaluation of the following: - availability; - operating behaviour; - influencing kiln jacket temperature; - real energy saving costs; - operating costs; - commercial efficiency. Annual heating oil saving of +-130,000 litres is anticipated. General Information: Absorber design is to the following specifications: - heat transfer surface 103 m2; - length 6 m; - power at 370 deg C jacket; - temperature 650 kW; - power at 300 deg C jacket; - temperature 400 kW. The absorber is comprised of 12 single, level heat exchanger thermo plates. The plates are coated with black absorbent lacquer on the kiln side and equipped with weather-proof thermal insulation on the rear. The absorber plates, mounted on 2 swivel steel constructions, form two heptagonal half-shells completely enclosing the kiln over a length of 6 m at a distance of 0,5 m. The absorber loop absorbs heat from the radiation absorber, transferring it to hydraulically decoupled heating loops via three intermediate heat exchangers. A glycol-water mixture acts as heat transfer medium in the absorber loop. If less heat is required inlet temperature is limited by a 3-way valve whereby heat surplus to requirements is discharged to the cooling loop. In normal circumstances the absorber provides 100 per cent of the heat supply. The intermediate heat exchanger is by-passed at temperatures below 60 deg. C. In the event of heating loop failure the cooling loop acts as emergency cooling system and is designed for removal of total absorber output. Achievements: Acceptance tests were performed on the radiation absorber for different inlet temperatures of the heat transfer medium into the absorber, and for different absorber positions. Relevant input data for the absorber were inlet and outlet temperatures at the absorber, and its throughput. At a measuring cycle of two measures/min. power was recorded. The average hourly power was automatically printed. Kiln temperature was measured in the vicinity of the absorber at initially three, then five and in most cases seven almost equidistant positions. Kiln shell temperature was between 256 deg.C and 369 deg.C; absorber power, at different positions and inlet temperatures, was between 121 kW and 401 kW. The fact that the anticipated power of 600 kW was not achieved is due primarily to the inadequate tightness of the absorber system, in particular at the lower and upper 12 cm gap between the half shells. A vertical flow velocity of 2 m/s was measured there with an anemometer. With heat transfer coefficients of 6.4W/m2K for the kiln and 5.7W/m2K for the absorber for free connective flow, a convection loss of 180 kW results for the kiln and of 40 kW for the absorber. This is a total of 220 kW. 50 per cent of this can certainly be used with adequate ...
Das Projekt "Ein Laser-Doppler-Anemometer fuer die Messung der Windgeschwindigkeiten und sein Einsatz bei Windstromerzeugern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Strömungsmechanik durchgeführt. Objective: The present report summarizes the work carried out in this project during the year 1988. The aim in this period was to complete the wind measuring system. The main work has concentrated on two points. First to finish the mounting of the optical system. Laser-Doppler anemometer for wind velocity measurements is nearly completed. The second point of interest was to refine the signal processing in order to get an effective technique for wind velocity measurements. General Information: The technique employed requires photon detection of the scattered light from small naturally available particles. Instead of the variation of an analogue voltage at the output of the photomultiplier, the Doppler frequency is coded as a changing density of photon events. The resulting pulse train is amplitude normalized and fed into a digital correlator (Malvern K7026) which yields its temporal autocorrelation function. Due to the long measurement distance the intensity of the scattered light is much smaller as compared to that of the daylight. In order to differentiate these two light sources, an option has been provided to specify a clip level. All photon counts below the clip level are then suppressed. This has the effect that the autocorrelation function is evaluated only for those time intervals in which a sufficiently large particle giving a slightly higher than average intensity crosses the measurement volume. In this manner the autocorrelation function of the pulse train is continuously accumulated in the buffer of the correlator. The contents of this buffer are periodically transmitted to a microcomputer via the fast Access/DMA port and the correlator-buffer is reset. During the time the data gets accumulated for building up a new correlogram in the correlator the evaluation of velocity for the previous set of data is carried out by the microcomputer. A built-in hardware-FFT-card performs a fast fourier transform on the data to evaluate the spectrum of the autocorrelation function, which generally has a sharp peak at the main frequency. To estimate the signal quality, a signal-to-noise-ratio (SNR) is calculated by dividing the height of the main peak by the average level of the other frequency-components. If this value exceeds a certain preassigned number, the autocorrelation function, together with the corresponding parameters like time, position of the measurement volume, velocity, overall light intensity, etc , is stored on the disk. Thereafter the computer is ready to receive the next correlogram and the whole process is repeated. The stored values of the various parameters may be used later to apply more sophisticated but time-consuming frequency evaluation methods.
Das Projekt "Bestimmung des Wärme- und Impulsflusses in der marinen Grenzschicht für die Windenergienutzung auf See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe Physikalische Umweltanalytik durchgeführt. In diesem Projekt werden die Flüsse und Profile der Wärme und des Impulses in der atmosphärischen Grenzschicht charakterisiert, und zwar mit Messungen, die in Zusammenarbeit mit dem FINO-Projekt in der deutschen Nordsee durchgeführt werden. Innerhalb der FINO-Projekts der deutschen Bundesregierung werden vom Germanischen Lloyd Windenergie Forschungsplattformen im deutschen Teil der Nord- und Ostsee aufgebaut, um Informationen, die für die Nutzung der Windenergie auf See gebraucht werden, zu gewinnen. Als Teil dieses Projekts führt das Deutsche Windenergie Institut (DEWI) Messungen der meteorologischen Bedingungen über dem Meer mit einem 100 m hohen Messmast 45 km nördlich der Insel Borkum durch. Ziel dieser Untersuchungen ist es, Daten zur Charakterisierung der Windverhältnisse für die Planung von Windparks zu bewinnen. Das meteorologische Messprogramm des FINO-Projeks wird in dem hier beschriebenen Projekt erweitert durch Nutzung von hochauflösenden Ultraschallanemometern mit Wiederholungsraten von 50 Hz. Drei Anemometer in unterschiedlichen Höhen sind verfügbar, von denen eines in diesem Projekt finanziert worden ist. Diese werden verwendet, um den vertikalen Wärme- und Impulsfluss für wissenschaftliche Untersuchungen zu bestimmen. Die mit diesen Messungen gewonnenen Flussdaten werden zusammen mit den verfügbaren Profildaten genutzt, um die Anwendbarkeit üblicher meteorologischer Modelle (Monin-Obukhov Theorie und Fluss-Profil Relation) zu prüfen. In früheren Untersuchungen mit Daten der Station Roedsand in der Ostsee wurden bedeutende Abweichungen dieser Modelle von den Messungen gefunden. Die in diesem Projekt vorgenommene erste Analyse der FINO Daten lässt vermuten, dass der Einfluss thermischer Effekte über der Nordsee geringer ist als über der Ostsee. Mit diesen Forschungen wollen wir zum wissenschaftlichen Verständnis der Strömungen in der küstennahen marinen Grenzschicht der Atmosphäre beitragen und Kenntnisse erwerben, die wichtig für eine erfolgreiche Nutzung der Windenergie auf See als Teil der zukünftigen deutschen Energieversorgungsstrukturen sind.
Das Projekt "Entwicklung von LIDAR-Windmessung für das Offshore-Testfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. Das Verbundprojekt strebt die Entwicklung von laser-optischer LIDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) als neuer Qualitätsmaßstab für zeitlich und räumlich aufgelöste Windgeschwindigkeits- und Windfeldmessungen unter anderem im Offshore-Testfeld an. Das vom Bundesumweltministerium geförderte Verbundprojekt 'Entwicklung von LIDAR-Windmessung für das Offshore-Testfeld' des Stiftungslehrstuhl Windenergie (SWE) und ForWind der Universität Stuttgart bzw. Oldenburg strebt die Entwicklung der LIDAR-Technologie als neuen Qualitätsmaßstab für zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Windfeldmessungen an. Dabei sollen unter der Leitung des SWE LIDAR-Messverfahrens für die Leistungskurvenmessung, sowie für die Windfeldmessung in der Einströmung und im Nachlauf von Windenergieanlagen (WEA) entwickelt werden. Neben den oben genannten Universitäten sind außerdem das Deutsche Windenergie Institut (DEWI), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die Fördergesellschaft Windenergie (DGW) und die Multibrid Entwicklungsgesellschaft (MEG) als beauftragte Projektpartner beteiligt. Die messtechnische Bestimmung der Leistungskurve (erzeugte Leistung in Abhängigkeit vom vorherrschenden Wind) ist bislang nur durch punktuelle Messungen der Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mittels Anemometer und aufwändigem Messmasten möglich. Mittels einer weiterentwickelten LIDAR-Technologie wäre es jedoch möglich, das räumliche Windfeld - mit samt der vorkommenden Turbulenzen und Scherungen - in Bezug zu der erzeugten Leistung zu setzen. Dies ist besonders vor dem Hintergrund der immer größer und leistungsstärker werdenden Windenergieanlagen (mittlerweile bis zu 6 MW Nennleistung) von Bedeutung. Das laser-optische Messverfahren nutzt den Laufzeitunterschied des an Aerosolen reflektierenden Laserstrahls zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Der Projektpartner DLR setzt diese Technologie seit einigen Jahren bei Untersuchungen der Atmosphäre oder der Bestimmung von Wirbelschleppen von Flugzeugen ein, so ach geschehen beim Airbus A 380. Dieses Verbundprojekt stellt wichtige Vorarbeiten für das wissenschaftliche Begleitprogramm RAVE des im Jahr gebauten Offshore-Testfelds 'Alpha Ventus' dar. Ziel des vorliegenden Vorhaben sind neben umfangreichen LIDAR-Messungen an Land auch Einzelmessungen auf der FINO1-Plattform offshore, so dass im zukünftigen Testfeld effiziente LIDAR-Messverfahren zur Verfügung stehen. Die Messungen an Land finden in Bremerhaven am Prototyp der 5MW WEA M5000 des Kooperationspartners Multibrid statt, an deren Vermessung (Leistungs- und Lastmessung) der SWE seit 2004 mit eigenem Messsystem und Windmessmast (102 m) beteiligt ist. Die gesammelten Erfahrungen sollen der gesamten Windenergiebranche zugänglich gemacht werden.
Das Projekt "Verdunstung von Wasser in nebelhaltige Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Lehrstuhl und Institut für Dampf- und Gasturbinen durchgeführt. Experimentelle und theoretische Bestimmung des Waerme- und Stoffuebergangs bei der Verdunstungskuehlung in einem innen berieselten Rohr. Stroemungsfelder werden mittels Laser-Doppler-Anemometer ausgemessen. Die Tropfenbelastungen und Tropfengroessenverteilungen mittels einer am Institut fuer Dampf- und Gasturbinen entwickelten Streulichtsonde in mehreren Messebenen bestimmt.
Das Projekt "Miniatur-Laser-Doppler-Systeme auf der Basis von Lichtwellenleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Untersuchungen in hydrodynamischen Stroemungssystemen werden oftmals dadurch erschwert, dass kein optischer Zugang zum Messpunkt besteht. In solchen Faellen wurde in der Vergangenheit stets davon abgesehen, die Vorteile des Laser-Doppler-Anemometers anzuwenden, um detaillierte Geschwindigkeitsinformationen zu erhalten. In vielen Bereichen wird diese Information jedoch dringlichst benoetigt, und das vorliegende Forschungsvorhaben sieht vor, Miniatursonden auf der Basis von Lichtwellenleitern zu entwickeln, die in Stroemungsfeldern Einsatz finden koennen, die nicht direkt fuer optische Messverfahren zugaenglich sind. Die zu erstellenden Sonden sollen klein gehalten werden, um das zu vermessende Stroemungsfeld nur geringfuegig zu beeinflussen. Sowohl das Sendesystem als auch das Empfangssystem soll aus Lichtleitern bestehen, die zum einen die kohaerenten Laserrstrahlen zum Messpunkt zu bringen erlauben und zum anderen das gestreute Licht dem Photodetektor zufuehren. Kohaerente Lichtleiter (z.B. Monomode Fasern) sind fuer die Durchfuehrung der geplanten Entwicklungsarbeiten notwendig. Im vorliegenden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben wird ein Verfahren zur optischen Bestimmung von Geschwindigkeiten lichtstreuender Objekte vorgeschlagen. Das Verfahren ist z.B. auf streuende Partikel anwendbar, die von stroemenden Medien mitgefuehrt werden. Bei kleinen Teilchen unterscheiden sich Stroemungs- und Teilchengeschwindigkeit nur um einen vernachlaessigbaren Betrag. Das optische Verfahren kann dann fuer die Bestimmung von Stroemungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden.
Das Projekt "Erfassung und Bewertung des Einflusses turbulenter Feuchteflüsse auf die Turbulenz in Offshore Windparks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Bei diesem Einzelvorhaben mit Unterauftrag an das DEWI in Wilhelmshaven sollen Geräte für eine schnelle Feuchtemessung parallel zu den Ultraschallanemometern an der FINO 1-Plattform installiert und in Betrieb genommen werden. An einigen Windturbinen im Testfeld Alpha Ventus wird die Turbulenz zudem mit Lidar-Scanner-Systemen erfasst. Aus den Wind- und Feuchtefluktuationsmessungen werden Spektren berechnet und vertikale turbulente Feuchteflüsse berechnet und ihr Einfluss auf die statische Stabilität der Luft und die damit verbundene atmosphärische Turbulenz bestimmt. Aus den Lidar-Daten wird auch die räumliche Struktur der Turbulenz analysiert. Es wird geprüft, in wie weit die Turbulenzparametrisierung in numerischen Windfeldmodellen damit verbessert werden kann. Zudem wird der Einfluss dieser Informationen auf die Abschätzung von Stärke und Länge des Nachlaufs hinter einzelnen Turbinen und hinter ganzen Windparks analysiert. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse die Last- und Ermüdungsabschätzungen für Offshore-Windturbinen auf eine bessere Basis stellen. Numerische Windfeldmodelle können im Bereich der Turbulenzmodellierung weiter verbessert werden und Nachlaufberechnungen hinter Windturbinen und -parks werden sicherer. Damit kann die Auslegung von offshore Windparks und deren Einbindung in gesamteuropäische Stromnetze optimiert werden.
In this work, we present an approach for seamless integration of a highly variable flow rate sensor in chip based microfluidic devices. This novel, optically readable microfluidic calorimetric flow rate sensor is realized by a combination of an inkjet printed heating element with a fluorescent sensor layer inside microfluidic channels. This enables to read out flow rate induced variances in the temperature profile along the channels, which results in an unsurpassed wide working range of the microfluidic anemometer from the lower nl min-1 range up to several 100 Nano-l min-1. The system was thoroughly investigated and revealed high flexibility, stability, repeatability and sensitivity. Quelle: http://www.sciencedirect.com
Das Projekt "Teilvorhaben: Spray/Wand-Wechselwirkung bei der motorischen Einspritzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik durchgeführt. Bei PKW-Motoren mit kleinen Brennraumabmessungen spielen die Sekundärzerstäubung des Sprays an den Brennraumwänden und die Wandfilmbildung eine wichtige Rolle bei der Gemischbildung, die ihrerseits maßgeblich den Verbrennungsverlauf und die Schadstoffemissionen beeinflusst. Ziel des Vorhabens ist eine Analyse der Spray/Wand-Interaktion hinsichtlich des Größenspektrums der abprallenden Tropfen und der Wandfilmbildung. Es sind experimentelle Untersuchungen in einer vorhandenen Druckkammer bei motorrelevanten Einspritzbedingungen (Kammerdruck bis 10 MPa; Kammertemperatur bis 100 K, Einspritzdruck bis 200 MPa) geplant. Die Verteilungen von Tropfengröße und Geschwindigkeit nach dem Auftreffen des Sprays auf die Wand sollen mit der Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA) gemessen und die Tropfenbewegungen mit der Mikroskop-Particle-Image-Velocimetry (MPIV) visualisiert werden. Dabei wird gleichzeitig der Wandwärmestrom erfasst.