Energiesparen und Energieeffiziente Systeme sind aufgrund der Kyoto-Beschlüsse von 1997 und verschiedener EU-Programme wie z.B. der EU-Richtlinie 'Energy Using Products' (EUP) von steigender Bedeutung. Dabei sollen nicht nur die Großverbraucher und die Industrie, sondern auch die Haushalte einen entsprechenden Beitrag leisten. Einphasen-Asynchronmotoren werden aufgrund der Robustheit und des geringen Kaufpreises sehr häufig vor allem dort eingesetzt, wo ein Antrieb mit konstanter Drehzahl laufen soll. Im Haushalt sind typische Anwendungsbereiche z.B. die Pumpen und Lüfter im Heizungsbereich. Laut der 'Wilo-Herbstkampagne: Mit Hocheffizienz gegen CO2' ist eine ungeregelte Heizungspumpe mit 605kWh/Jahr nach dem Elektro-Herd mit 876kWh/Jahr der zweitgrößte Verbraucher im Haushalt. Bei ungeregelten Heizungspumpen läuft die Pumpe mit konstanter Drehzahl, die Fördermenge wird über meist elektrisch betätigte Stellventile verändert. Dies ist in höchstem Grade ineffizient. Eine Verbesserung kann erreicht werden, indem auf die Stellventile verzichtet und die Drehzahl der Pumpe entsprechend der gewünschten Fördermenge verändert wird. Im vorliegenden Forschungsgebiet werden die Konzepte Phasenanschnittsteuerung, Schwingungspaketsteuerung (als Voll- oder Halbschwingungssteuerung ausgeführt) und Erweiterte Schwingungspaketsteuerung (Halbwellensteuerung mit der Möglichkeit eine Halbschwingung umzupolen) hinsichtlich des dabei erzielbaren Wirkungsgrades untersucht.
Generierung von Optimierungspotential durch energetische Analyse und Erstellung von Simulationsmodellen der Mikrostrukturen von Fertigungsbetrieben (Prozesse und Einzelmaschinen). Gesamtsystem-Modellierung der Produktionssysteme, Hallenlayouts und Gebäudestruktur. Gesamtsimulation durch die Zusammenführung der einzelnen Ebenen, welche den minimalen Energieverbrauch entlang der Wertschöpfungskette berechnet.
Projektziel ist die Entwicklung einer Dienstleistung zur Unterstützung und Erleichterung von Verfahrensauswahl und Anlagenplanung im Recycling von Elektroaltgeräten (WEEE) und Altautos (ELV). Der Innovative Charakter dieser Dienstleistung begründet sich in der Entwicklung datenbankbasierter Vorgehensweisen zur Abschatzung der Materialzusammensetzung komplex zusammengesetzter Inputströme sowie in der systematischen Erfassung von Prozessdaten aller relevanten WEEE- und ELV-Recyclingprozesse. Durch die Verknüpfung und Auswertung dieser Datenbanken mithilfe der Stoffstromanalyse Ist es möglich, unterschiedliche Verfahrensvarianten ohne aufwendige Technikumsversuche zu modellieren, Simulationen für unterschiedliche lnputzusammensetzungen durchzuführen und diese unter Berücksichtigung markt- und qualitätsbezogener Parameter zu bewerten. Zu Projektende ist die Dienstleistung soweit entwickelt, dass sie als Entscheidungsgrundlage für die Auslegung neuer WEEE- oder ELV Aufbereitungsanlagen oder Anlagenerweiterungen bestehender Aufbereitungsanlagen herangezogen werden kann.
HYVOLUTION ist ein Integriertes Projekt im 6. Rahmenprogramm der Europäischen Union zu Nachhaltigen Energie-Systemen mit dem Ziel, einen Entwurf für einen industriellen Bio-Prozess zur dezentralen Herstellung von Wasserstoff in Kleinanlagen aus lokal produzierter Biomasse zu entwickeln. Das neue Verfahren in HYVOLUTION basierend auf einem Bio-Prozess, der thermophile und phototrophe Bakterien einsetzt, um eine höchstmögliche Wasserstoff-Produktivität in kleinen, kostengünstigen Anlagen zu erzielen - soll es ermöglichen, 10-25Prozent des Bedarfs der Europäischen Union an Wasserstoff zur Produktion von Strom oder zur Verwendung als Treibstoff bei Kosten von etwa 10 Euro/GJ bereitzustellen. Der 2-stufige Bio-Prozess besteht aus einem thermophilen Schritt, in dem Wasserstoff, CO2 und Zwischenprodukte entstehen, gefolgt von einer photo-heterotrophen Fermentation, in der diese Zwischenprodukte ebenfalls zu Wasserstof und CO2 umgewandelt werden, um so einen Wirkungsgrad von 75Prozent zu erreichen. Gleichzeitig umfaßt das Projekt die Entwicklung eines Verfahrens zur Gasaufbereitung um das Produktgas optimal zu reinigen. Die Gasaufbereitung muß in der Lage sein, kleine und sich häufig ändernde Gasvolumenströme unterschiedlicher Gaszusammensetzung handhaben zu können. Modellierung und Simulation der einzelnen Grundoperationen des Prozesses, zusammen mit einer innovativen System Integration sowie der Kombination von Massen-, Energie- und Exergiebilanz soll einen minimalen Energiebedarf und maximale Ausbeute an Wasserstoff gewährleisten und so die Produktionskosten reduzieren. Die System Integration umfasst dabei auch die Entwicklung eines Steuer- und Regelkonzeptes für den neuartigen Bio-Prozess. In HYVOLUTION sind 11 EU Länder, die Türkei und Russland vertreten. Das multinationale und multidisziplinäre Konsortium besteht aus Spezialisten aus dem akademischen Bereich und aus der Industrie, sowie 7 Klein- und Mittelbetrieben, was eine hohe Qualität und intensive kommerzielle Nutzung der Projektergebnisse garantiert.
Hybride Antriebsstränge ermöglichen es, durch die Kombination von Verbrennungskraftmaschinen, EMotoren und einem elektrischen Energiespeicher (Batterie aber auch Supercaps), Verbrauch und somit den CO2 Ausstoß zu reduzieren. Dabei kann einerseits kinetische Energie zurückgewonnen und andererseits die VKM verbrausoptimiert betrieben werden (Lastpunktverschiebung). Um dies zu gewährleisten ist eine elektronische Regelung (HCU - Hybrid Control Unit) notwendig, welche das Gesamtsystem verbrauchsoptimal betreibt. Für realistische Simulationen ist es daher notwendig Modelle der einzelnen Komponenten, sowie die HCU zur Verfügung zu haben Ziel diese Projektes ist für den Auftraggeber die für die Simulation notwendigen Hybridkomponenten (Batterie, Elektromotor, HCU) in der verwendeten Software SimulationX (Programmversion 3.1) bzw. in der Programmiersprache Modelica zu modellieren. Besonders ist darauf zu achten, dass alle für diese Modell benötigen Parameter gemessen werden können oder seitens des Herstellers zur Verfügung stehen. Hier ist der Zielkonflikt zwischen Detailierungsgrad und Parametrierbarkeit bereits deutlich zu erkennen. Einerseits wünscht man sich möglichst genaue Modelle wobei sich in solchen Fällen die Parametrierung schwierig gestaltet. Andererseits sollen die Modelle möglichst einfach und mit gängigen Kennwerten parametriert werden, um die Anwendung möglichst einfach zu gestalten.
Das Ziel dieses Projektes ist die Überprüfung der Anwendbarkeit der im BMLFUW-Projekt ETAlp entwickelten Ansätze der Risikoanalyse. Als Beispielgebiete für die Detailmaßstabsebene werden die Einzugsgebiete des Pfonerbaches und des Enterbaches herangezogen.
Im Sommer 1997 ereigneten sich am Wartschenbach/Osttirol zwei Murabgaenge, die zu grossen Schaeden in der Wartschensiedlung (Gemeinde Nussdorf-Debant, Lienz) fuehrten. Um die Feststoffmobilisierung im Mittellauf zu verringern, wurden Hochwasserrueckhaltebecken am Zettersfeld in das Verbauungskonzept aufgenommen. Diese sollten im Rahmen des Projektes dimensioniert werden. Die allgemeine Zielsetzung des Projektauftrages lautet: - Erstellung eines hydrologischen Modells fuer den gesamten Wartschenbach. - Erstellung eines detaillierten hydrologischen Modells fuer das Zettersfeld unter Beruecksichtigung der Teileinzugsgebiete, - Ermittlung der massgeblichen hydrologischen Kennwerte fuer die Retentionsbecken, - Konstruktive und hydraulische Bemessung der Grundablaesse und der Hochwasserentlastungen. Fuer die Erstellung des hydrologischen Modells des Wartschenbaches konnte auf keine gemessenen Niederschlags-Abfluss-Ereignisse zurueckgegriffen werden. Die Modellsimulation musste daher, um einigermassen plausible Werte zu erzielen, mit unterschiedlichen Grundlagendaten durchgefuehrt werden. Ergaenzend dazu wurde das Abflussverhalten an den 2 Ereignistagen im Sommer 1997 nachgerechnet. Dazu wurden erstmalig fuer den Anwendungsbereich der WLV Wetterradardaten verwendet. Durch Vergleich mit den Ombrographenstationen sollte die Verwendbarkeit dieser Daten ueberprueft werden. Die Simulation der Abfluesse erfolgte mit unterschiedlichen Programmen und Formeln, um die Ergebnisse der Simulationen besser abzusichern. Als Eichparameter dienten Aufnahmen, die sofort nach den Ereignissen im Gelaende erhoben wurden. Zusaetzlich wurden die Ergebnisse von Beregnungsversuchen der FBVA in die Simulation eingebaut. Die Retentionsbauwerke wurden als eine Art Trogsperre mit einer wasserseitigen Rechenkonstruktion konzipiert und in einen Erddamm eingebunden.
Das im Rahmen des Vorgängerprojektes NAFT erstellte Lawinenprognosemodell hat die Möglichkeiten numerischer Lawinenprognose aufgezeigt. Obwohl die verschiedenen entwickelten Lawinenprognosemodelle den Gefahrentrend und die allgemeine Situation den Erwartungen entsprechend richtig angezeigt haben, zeigte sich dennoch ein Nachteil sehr deutlich. Die gewünschten Informationen werden vom Praktiker vor Ort nicht als allgemeine - talschaftsbezogene - Information gewünscht, sondern sollen auf die einzelnen Gefahrenorte, bzw. Lawinenstriche bezogen sein. Als Ziel für NAFT2000 galt es daher die regionale Prognose zu verbessern als auch ein Modell für die lokale Prognose zu entwickeln. Die Optimierung der regionalen, talschaftsbezogenen Prognose war sehr erfolgreich. Durch Einbeziehung der Expositionen in die statistischen Analysen und in die Genetischen Algorithmen konnte die Trefferwahrscheinlichkeit im Durchschnitt um 5 Prozent gesteigert werden (mittlere Trefferrate bei Lawinentagen 85 Prozent). Erfreulich dabei ist, dass nicht nur die Lawinentage sondern auch die Nichtlawinentage besser erkannt wurden. Dadurch wird das Ergebnis für den Praktiker verlässlicher, weil es seltener überwarnt. Die lokale, hangbezogene Lawinenprognose konnte ebenfalls erfolgreich abgeschlossen werden. Die Ergebnisse stellen nicht nur eine Verbesserung hinsichtlich der Trefferquote dar. Alleine die Tatsache, dass die Gefahr differenziert für die einzelnen Hangbereiche visualisiert wird, stellt einen praxisrelevanten Fortschritt dar. Auch die zusätzliche Angabe relevanter Faktoren wie Strahlung und Schneehöhe in den einzelnen Abbruchgebieten fand große Zustimmung bei den Anwendern. Einer der größten Vorteile des vorgestellten lokalen Prognosekonzepts liegt weiters darin, dass keine langjährigen Datenreihen notwendig sind. Außer der eigentlichen Datenimplementierung und geringfügigen Adaptierungen müssen keine Zeitreihenanalysen wie bei der regionalen Prognose durchgeführt werden.
Die Steigerung der Produktivität war in der Produktionstechnik über Jahrzehnte hinweg das oberste Ziel. Aufbauend auf dem Kyoto-Protokoll von 1997 werden in der EU-Richtlinie 2006/32/EG nachhaltige Verbesserungen der Energieeffizienz in der Fertigung gefordert. Dadurch stieg der Druck der Öffentlichkeit z.B. den CO2-Ausstoß und den Energieverbrauch zu minimieren, was die Thematik der Energieeffizienz ebenfalls im Bereich der Produktion etablierte. Einige Optimierungsansätze (z.B.: Einsatz von umweltverträglichen Materialien, Reduktion des Energieverbrauchs, Minimierung der Herstellungskosten, Verkürzung der Wertschöpfungskette, Reduktion der Betriebsmittel, Reduktion des Maschinen- und Werkzeugverschleißes oder Design von Produktionshallen) waren Grundlage von vielen Forschungsprojekten und sind mittlerweile Stand der Technik in vielen Produktionen im Bereich der spanenden Fertigung. Das vorgelegte Projekt baut auf diese Kenntnisse auf und schafft durch das breitgefächerte Wissen der teilnehmenden Institute und durch den Zusammenschluss von Industriepartnern aus unterschiedlichen Branchen (z.B.: Energietechnik, Werkzeugmaschinenbau, Automation, Produktionstechnik,) ein interdisziplinäres Forschungsfeld. Die detaillierte Betrachtung und die Vernetzung der verschiedenen Ergebnisse ergeben ein ganzheitliches Konzept zur Minimierung des Energieverbrauchs entlang der Wertschöpfungskette. Optimierungsmöglichkeiten von Energieeffizienz der Produktionen und Hallen werden über fünf Phasen (Analyse, Modellierung, gekoppelte Modellierung, Optimierung und Umsetzung) und vier Ebenen (Prozess, Maschine, Produktionssystem und Gebäude) ausgearbeitet, um die Auseinandersetzung mit den Prozessen und Systemen der spanenden Industrie optimal Abbilden zu können. Im Zuge dieses Projektes wird die Analyse und Modellierung von Mikro- und Makroebenen von Produktionsstätten vorgenommen, wobei die Ausgangswerte einer Ebene die Eingangswerte der nächsthöheren Ebene sind. Schlussendlich laufen alle Daten in die integrale Simulation von zwei Produktionshallen von industriellen Projektpartnern, resultierend in einem Masterplan (Blueprint) des optimierten energieeffizienten Hallen-Modells, welches die drei Bereiche (Energie, Gebäude und Fertigung) ganzheitlich abbildet. Die Umsetzung ist sowohl bei den Industriepartnern wie auch im Versuchsfeld des Instituts für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik geplant. Die Gesamtsimulation soll in weiterer Folge als Werkzeug für produzierende Unternehmen dienen. Durch die Entwicklung der Applikation in der engen Kooperation mit der Industrie ist die Anwendung in Unternehmen, die nicht an dem Projekt teilgenommen haben, vorstellbar. Die Verwertung von Teilergebnissen wird bereits in der Projektlaufzeit angestrebt, da die Daten für die Analyse von realen Produktionsbetrieben erhoben werden. Die Optimierung passiert entlang der Wertschöpfung von den Projektpartnern und ist daher direkt für die Unternehmen anwendbar.
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