Das Projekt "Teststand für die Pitchregelung von Windkraftanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von fortschrittlichen Modellen zur numerischen Darstellung des Regelsystems, sowie die Erprobung neuer Pitchregelungskonzepte. Ferner ist die Belastungsmessung der Pitchantriebe unter realitätsnahen Bedingungen vorgesehen, um z.B. den Einfluss von Lagerreibung sowie Verzahnungsgeometrie besser erfassen zu können. Auch die Erprobung neuer Pitch Antriebskonzepte wie z. B. spielarme DC-Pitchantriebe kann durchgeführt werden.
Das Projekt "Verbrennungstechnische Untersuchung an einem PKW-Vorkammer-Dieselmotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe durchgeführt. Der sich durch eine zweistufige Verbrennung auszeichnende schnelllaufende Vorkammer-Dieselmotor, wegen seiner vergleichsweise verfahrenstypischen Laufruhe sehr gut fuer den Einsatz im PKW geeignet, zeigt vor allem im Teillastgebiet eine hohe Russemission, die den Vorteil der relativ niedrigen Stickoxid- und Kohlenwasserstoff-Emission entgegensteht. Durch eine Aenderung der Vorkammergeometrie konnte aufgrund verbesserter Stroemungs- und Gemischbildungsverhaeltnisse in einem weiten Last- und Drehzahlbereich die Russemission bis zu ca.50 v.H. ohne Verbrauchseinbusse vermindert werden. Leider wird jedoch dieser Erfolg mit einer ca. 20-prozentigen Erhoehung der Stickoxidemission erkauft. Dieser Nachteil konnte durch eine zweckentsprechend dosierte Abgasrueckfuehrung eliminiert werden, ohne dass dadurch die Verminderung der Russemission nennenswert beeintraechtigt wurde. Bei einer weitergehenden Verminderung der Stickoxidemission stieg die Russemission nicht unbetraechtlich an, sie blieb allerdings noch deutlich (z.B. 25 v.H.) unter der des Serienmotors. Die mittels einer Geruchsmessstation durchgefuehrten Untersuchungen ergaben fuer die veraenderte Vorkammer im Vergleich zur serienmaessigen Version sogar eine etwas geringere Geruchsintensitaet, obwohl diese beim serienmaessigen Motor im Vergleich zum direkteinspritzenden Dieselmotor schon sehr niedrig ist. Mit der modifizierten Vorkammer konnte auch die an der Russgrenze erreichbare Leistung um ca. 5 v.H. angehoben werden.
Das Projekt "FH-Kooperativ 2-2019: LeeAS - Validierungs- und Entwicklungsumgebung für leise Antriebseinheiten mit höchstem Wirkungsgrad und Schaltgetriebe für Elektrofahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Duale Hochschule Baden-Württemberg, Studiengang Maschinenbau durchgeführt. Durch die Elektrifizierung des Antriebsstranges von Fahrzeugen entstehen zahlreiche technische Herausforderungen hinsichtlich Fahr- und Antriebsstrangdynamik, Komfort und Kosten. Die aktuell stattfindende Transformation des Marktes und der Technik zwingt insb. die Zulieferer zu einem starken technologischen Wandel. Besonders Getriebe- und Zahnradhersteller arbeiten verstärkt an Lösungen für Fahrzeuge mit E-Antrieb(en), da hier beim Einsatz eines Schaltgetriebes besonders gute Wirkungsgrade im Triebstrang erzielt werden können. Problematisch ist die Schallabstrahlung durch die Antriebseinheit, die aufgrund der hohen Drehzahlen zu besonders gut vom Fahrer/der Fahrerin wahrnehmbaren Geräuschen führt. Basierend auf vorhandenen Ansätzen (z.B. XiL, Closed-Loop-Testing) soll eine neue Validierungs- und Entwicklungsumgebung entstehen, die eine effiziente Produktentwicklung neuartiger Antriebseinheiten mit Schaltgetriebe für die E-Mobilität ermöglicht. Hierbei soll die Wechselwirkung zwischen Akustik und Wirkungsgrad besonders betrachtet werden. Gemäß XiL-Ansatz findet eine Aufteilung des Systems in mehrere Validierungsebenen statt, die zunächst getrennt voneinander untersucht werden. Als Ebenen werden der Zahneingriff, das Getriebe, die Einheit aus Getriebe/Motor/Leistungselektronik sowie das Gesamtfahrzeug definiert. Auf jeder Ebene sollen die identifizierten Themen zur Optimierung des Gesamtsystems bearbeitet werden. Hinsichtlich der Validierung soll aufbauend auf existierenden top-down-Modellen ein both-ends-against-the-middle-Ansatz weiterentwickelt werden, um so die Validierung auch im Kontext agiler Entwicklungsmethoden als ständig wiederkehrende Aktivität fest zu etablieren. Am Ende soll eine valide modellbasierte Entwicklungsumgebung stehen, die hilft effiziente, leise und auf die Kundenanforderungen angepasste Antriebseinheiten schnell zu entwickeln.
Das Projekt "FH-Kooperativ 2-2019: LeeAS - Validierungs- und Entwicklungsumgebung für leise Antriebseinheiten mit höchstem Wirkungsgrad und Schaltgetriebe für Elektrofahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Furtwangen, Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. Durch die Elektrifizierung des Antriebsstranges von Fahrzeugen entstehen zahlreiche technische Herausforderungen hinsichtlich Fahr- und Antriebsstrangdynamik, Komfort und Kosten. Die aktuell stattfindende Transformation des Marktes und der Technik zwingt insb. die Zulieferer zu einem starken technologischen Wandel. Besonders Getriebe- und Zahnradhersteller arbeiten verstärkt an Lösungen für Fahrzeuge mit E-Antrieb(en), da hier beim Einsatz eines Schaltgetriebes besonders gute Wirkungsgrade im Triebstrang erzielt werden können. Problematisch ist die Schallabstrahlung durch die Antriebseinheit, die aufgrund der hohen Drehzahlen zu besonders gut vom Fahrer/der Fahrerin wahrnehmbaren Geräuschen führt. Basierend auf vorhandenen Ansätzen (z.B. XiL, Closed-Loop-Testing) soll eine neue Validierungs- und Entwicklungsumgebung entstehen, die eine effiziente Produktentwicklung neuartiger Antriebseinheiten mit Schaltgetriebe für die E-Mobilität ermöglicht. Hierbei soll die Wechselwirkung zwischen Akustik und Wirkungsgrad besonders betrachtet werden. Gemäß XiL-Ansatz findet eine Aufteilung des Systems in mehrere Validierungsebenen statt, die zunächst getrennt voneinander untersucht werden. Als Ebenen werden der Zahneingriff, das Getriebe, die Einheit aus Getriebe/Motor/Leistungselektronik sowie das Gesamtfahrzeug definiert. Auf jeder Ebene sollen die identifizierten Themen zur Optimierung des Gesamtsystems bearbeitet werden. Hinsichtlich der Validierung soll aufbauend auf existierenden top-down-Modellen ein both-ends-against-the-middle-Ansatz weiterentwickelt werden, um so die Validierung auch im Kontext agiler Entwicklungsmethoden als ständig wiederkehrende Aktivität fest zu etablieren. Am Ende soll eine valide modellbasierte Entwicklungsumgebung stehen, die hilft effiziente, leise und auf die Kundenanforderungen angepasste Antriebseinheiten schnell zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Installation, Inbetriebnahme und Prozessentwicklung der Forschungs- und Entwicklungsanlage für das Bandgießen höchsteffizienter Elektrobleche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Muhr und Bender KG durchgeführt. Mit einem Anteil von ca. 60% an den Gesamtenergieverlusten im Motor sowie aufgrund ihrer die Drehzahl begrenzenden Festigkeit sind Elektrobleche ein Haupthandlungsfeld zur Verbesserung der Effizienz im Antriebsstrang, der Fahrzeugreichweite als auch der Performance. Als Hersteller von Anlagen zur Stahl- und Bandherstellung (SMS group GmbH), von Komponenten für den automobilen Antriebsstrang (Muhr und Bender KG) und als Forschungsinstitution (IBF der RWTH Aachen Universität) sehen wir in Abstimmung mit unseren Beiratspartnern aus der Automobilindustrie die Notwendigkeit, neue Legierungen und damit zwingend ein neues Herstellverfahren für höher performante Elektrobleche zu entwickeln. Das gewählte Produktionsverfahren (Bandgießen) ist in den USA für einfache Stahlsorten (z. B. Baustahl) bereits industrialisiert und eingesetzt. Hoch-Si-Legierungen und andere anspruchsvolle Stahlqualitäten können mit diesen Anlagen aufgrund der Rissempfindlichkeit dieser Werkstoffe aktuell nicht gefertigt werden. Die Qualifizierung der Bandgiesstechnologie für diese anspruchsvollen Stahlsorten muss also noch erfolgen. Ziel dieses Projektes ist daher die Validierung der folgenden Forschungshypothese: 'Eine digitale Prozessführung unter Nutzung der Methoden der künstlichen Intelligenz erlaubt erstmals die bandgießtechnische Herstellung von höchsteffizientem Elektroblech mit Siliziumgehalten von größer als 3,5% bis 7% bei drastisch reduzierten CO2 und NOx Emissionen.' Im von Mubea durchgeführten Teilvorhaben wird zunächst die Forschungs- und Entwicklungsanlage aufgebaut und in Betrieb genommen. In der dann folgenden Prozessentwicklungsphase wird das 100% stoffliche Recycling (kein Legierungselementabbrand) unter Einsatz von stahlsortenreinem Neuschrott umgesetzt. Im zweiten Teil der Prozessentwicklung werden die Prozessparameter zur Erzeugung von hochsiliziumhaltigem Elektroblech als dünnes Warmband durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendung und Integration einer Verschleißberechnung für Gleitlager sowie Entwicklung einer Berechnungskette zur Berücksichtigung von Gleitlagern in der Konzeptionierung und Auslegung von Antriebssträngen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vestas Nacelles Deutschland GmbH durchgeführt. Das Vorhaben hat das Ziel eine Berechnungskette in die Anwendung zu bringen, die es erlaubt zum einen den Verschleiß von Gleitlagern abzuschätzen und zum anderen die Auslegung und Konzeptionierung von Antriebssträngen zu vereinfachen. Es gilt eine möglichst detaillierte Berechnungskette zu implementieren, die eine präzise Analyse aber zeitgleich eine effiziente Berechnung von Gleitlagern in einer komplexen Simulationsumgebung erlaubt. Für Gleitlager sind im Speziellen transiente Ereignisse einer Windenergieanlage kritisch. Unter transiente Ereignisse versteht man das Anfahren, Abbremsen, etc. der Windenergieanlage, bei denen extreme Drehzahl- und Drehmomentgradienten und besondere Belastungssituationen auftreten. Für herkömmliche Wälzlagerungen stellen diese Ereignisse keine Besonderheit dar, können aber im Bereich der Gleitlagerungen zum Verschleiß oder auch zum Totalausfall führen. Mit Hilfe von Prüfstandsuntersuchungen gilt es den Einfluss dieser transienten Ereignisse sowie dem Leistungsbetrieb auf das Gleitlagerverhalten zu analysieren und zu verstehen. Diese Erkenntnisse werden in die Berechnungskette und in das zu entwickelnde Verschleißmodell zurückgespielt. Der wirtschaftliche Vorteil von Gleitlagerungen gegenüber Wälzlagerungen kann nur gehoben werden, wenn die Zustandsüberwachung gezielt auf das Verhalten von Gleitlagern angepasst wird. Dies soll im Rahmen dieses Vorhabens ebenfalls optimiert werden. Ein entscheidender Schritt stellt hierbei die Schaffung einer Kommunikationsschnittstelle zwischen Zustandsüberwachung und Anlagencontroller dar. Stand heute arbeiten beide Systeme unabhängig voneinander. Eine Koppelung erlaubt eine deutlich angepasstere Anlagenführung und eine Erhöhung der jährlichen Stromerzeugung. Insgesamt trägt das Vorhaben dazu bei, die Robustheit und Zuverlässigkeit von Gleitlagern in WEA zu steigern.
Das Projekt "Kohlenwasserstoff-Emissionen bei der ottomotorischen Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Engler-Bunte-Institut, Bereich Feuerungstechnik durchgeführt. Bei der motorischen Verbrennung entstehen Schadstoffe insbesondere durch unvollstaendige Verbrennung der Ausgangskohlenwasserstoffe und durch Nebenreaktionen. Die Schadstofferzeugung steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Ablauf des Verbrennungsprozesses im Zylinderraum. Gegenstand des Vorhabens 'HC-Emission' ist die mathematische Erfassung der instationaeren turbulenten Stroemung im Motorraum. Zunaechst wird das Stroemungsfeld ohne ueberlagerte chemische Reaktion behandelt. In der zweiten Bearbeitungsphase wird ein vereinfachtes Reaktionsmodell eingearbeitet. Bis jetzt wurden das Stroemungsfeld fuer verschiedene Parameter (z.B. Drehzahl, Ventileinstroembedingungen) berechnet und dabei die Turbulenzstaerke und Turbulenzintensitaetsverteilung waehrend des Arbeitstaktes untersucht. Hieraus lassen sich bereits Schluesse auf Parameterbereiche der Motorauslegung ziehen, die fuer einen vollstaendigen Reaktionsablauf gueltig sind. Endgueltige Aussagen zum Reaktionsablauf und zu der Frage der HC-Emission sind erst nach dem Einbau des Reaktionsmodells moeglich.
Das Projekt "Untersuchung des Wirkungsgrades von Einphasen Betriebskondensator Asynchronmaschinen bei kostengünstigen Varianten der Drehzahlstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen durchgeführt. 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.
Das Projekt "Teilvorhaben: Pilotlinie für die Montage und Prüfung von Leichtbau-Rotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Muhr und Bender KG durchgeführt. Die Effizienzsteigerung der Produktion und des Betriebs elektrischer Antriebe stellt einen entscheidenden Schritt zur Erreichung der Nachhaltigkeits- und Klimaziele dar. Insbesondere bei nicht-stationären Antrieben werden hohe Leistungsdichten durch hohe max. Drehzahlen angestrebt. Mit erhöhter erforderlicher Drehzahlfestigkeit steigt das zwischen Blechpaket und Rotorwelle benötigte Übermaß. Dies erfordert thermische Fügeprozesse und enge Fertigungstoleranzen der Fügepartner, woraus ein erhöhter Energiebedarf, erhöhte Ausschussraten und somit ein gesteigerter CO2-Ausstoß folgen. Zudem werden bei Permanentmagnetrotoren in der Regel nicht lösbare, thermisch aktivierte Magnetfixierungen eingesetzt, die eine Rückgewinnung seltener Erden verhindern. Im Vorhaben 'Roflex' sollen daher Technologien für den konstruktiven und konzeptionellen Leichtbau sowie für das Remanufacturing von Rotoren elektrischer Antriebe systematisch erprobt und weiterentwickelt werden. Diese Technologien umfassen insbesondere den Einsatz einer neuartigen Rotorwelle, Wuchtscheibe und Magnetfixierung, die durch ein federndes Verhalten ressourceneffiziente Funktionsintegrationen ermöglichen. Diese Komponenten werden um zwei innovative Mess- und Prüfverfahren für Rotoren ergänzt, die die ganzheitliche Umsetzung und Demonstration erreichbarer Ressourceneinsparungspotenziale ermöglichen. Durch das interdisziplinäre Projektkonsortium sowie die Berücksichtigung der Produktanforderungen von Asynchron- und permanentmagneterregten Synchronmaschinen wird ein branchen- und technologieübergreifender Transfer der gewonnenen Erkenntnisse erreicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anlagentechnik für die Schleuder- und Berstprüfung von Leichtbau-Rotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jürgen Burkhardt Auswuchttechnik, Maschinen- Anlagentechnik durchgeführt. Die Effizienzsteigerung der Produktion und des Betriebs elektrischer Antriebe stellt einen entscheidenden Schritt zur Erreichung der Nachhaltigkeits- und Klimaziele dar. Insbesondere bei nicht-stationären Antrieben werden hohe Leistungsdichten durch hohe max. Drehzahlen angestrebt. Mit erhöhter erforderlicher Drehzahlfestigkeit steigt das zwischen Blechpaket und Rotorwelle benötigte Übermaß. Dies erfordert thermische Fügeprozesse und enge Fertigungstoleranzen der Fügepartner, woraus ein erhöhter Energiebedarf, erhöhte Ausschussraten und somit ein gesteigerter CO2-Ausstoß folgen. Zudem werden bei Permanentmagnetrotoren in der Regel nicht lösbare, thermisch aktivierte Magnetfixierungen eingesetzt, die eine Rückgewinnung seltener Erden verhindern. Im Vorhaben 'Roflex' sollen daher Technologien für den konstruktiven und konzeptionellen Leichtbau sowie für das Remanufacturing von Rotoren elektrischer Antriebe systematisch erprobt und weiterentwickelt werden. Diese Technologien umfassen insbesondere den Einsatz einer neuartigen Rotorwelle, Wuchtscheibe und Magnetfixierung, die durch ein federndes Verhalten ressourceneffiziente Funktionsintegrationen ermöglichen. Diese Komponenten werden um zwei innovative Mess- und Prüfverfahren für Rotoren ergänzt, die die ganzheitliche Umsetzung und Demonstration erreichbarer Ressourceneinsparungspotenziale ermöglichen. Durch das interdisziplinäre Projektkonsortium sowie die Berücksichtigung der Produktanforderungen von Asynchron- und permanentmagneterregten Synchronmaschinen wird ein branchen- und technologieübergreifender Transfer der gewonnenen Erkenntnisse erreicht.
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