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Harnstoff Vorwärmung zur Effizienzsteigerung von SCR-Systemen

Im Rahmen des HarVE-Projektes sollen Untersuchungen zum Einfluss der Randbedingungen der Harnstoff-Eindüsung auf die Effizienz von SCR-Systemen (selektive katalytische Reduktion) zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen und der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte durch die 44. BImSchV vorgenommen werden. Das Ziel besteht darin, einen effizienten und sauberen Betrieb von SCR-Systemen auch bei geringen Abgastemperaturen, wie sie bei der Verfeuerung von Schwachgasen vorliegen, zu gewährleisten. Schwachgase entstehen u.a. bei der Produktion von Biogas, wobei für eine sinnvolle, energetische Nutzung in Biogas-BHKW das Abgasreinigungsverfahren aufgrund der geringen Abgastemperaturen vor besondere Herausforderungen gestellt wird. Für eine effiziente SCR-Prozesskette ist ein zügiger Zerfallsvorgang der eingedüsten Harnstoff-Wasser-Lösung von entscheidender Bedeutung, welcher wiederum insbesondere durch die übertragene Wärmemenge aus dem Abgas gesteuert wird. Aus diesem Grund soll der Effekt einer Vorwärmung der in den Abgasstrang eingedüsten Medien auf die nachfolgenden Prozesse der Verdampfung und des Harnstoff-Zerfalls untersucht werden. Speziell wird hier der Sprayaufbruch und die Verdampfungslänge der Harnstofflösung sowie die Menge und die Verteilung der anschließend freigesetzten Reaktionsprodukte der Thermo-Hydrolyse betrachtet. Sollte der Zerfallsprozess des Harnstoffs durch die Vorwärmung positiv beeinflussbar sein, könnten Bestands-BHKW durch Nachrüstung einer entsprechenden Heizung an geringere Gasqualitäten angepasst werden, ohne dass große technische Änderungen an den Abgasstrecken erforderlich werden. Darüber hinaus kann der grundsätzliche Harnstoffbedarf durch eine gesteigerte Umsatzrate gesenkt werden. Als Konsequenz ergeben sich essenzielle wirtschaftliche Vorteile im Betrieb des SCR-Systems. Auf diese Weise kann die hocheffiziente, CO2-neutrale Biomassenutzung zukunftssicher aufgestellt werden.

Die Wirkung, insbesondere der Abgasrueckfuehrung, der Ansaugluftdrosselung und der Ansaugluftvorwaermung auf die Entgiftung der Abgase eines nach dem M-Verfahren arbeitenden Dieselmotors

Ziel des Forschungsvorhabens ist die moeglichst nicht zu einem hoeheren Verbrauch fuehrende, signifikante Verminderung der Emission von Schadstoffen (Einschliesslich der von toxisch bewerteten 'particulate matter') durch Anwendung von Massnahmen, die den Brennverlauf und den Reaktionsmechanismus der Verbrennung beeinflussen. Als Versuchstraeger steht ein direkteinspritzender, wassergekuehlter Vierzylinder-M-Dieselmotor zur Verfuegung, der es vor allem gestattet, durch besondere Einrichtungen heisse Abgase rueckzufuehren, die Ansaugluft vorzuwaermen (Abgaswaermetauscher) und den Ansaugluftstrom zu drosseln. Es konnten bereits bei betriebswarmem und ganz besonders bei nicht betriebswarmem Motor sowohl die sehr positiven Einzelwirkungen der obengenannten Massnahmen - insbesondere der heissen Abgasrueckfuehrung - als auch deren Wirkung auf das Emissionsverhalten bei gleichzeitiger Anwendung aufgeklaert u. die Regelgesetze f. eine minimale Gesamttoxizitaet der Schadstoffemission, die aus lufthygienisch begruendeten Emissionsgrenzwerten der Einzelschadstoffe (Stickoxide, Gesamtkohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid u. Russ) ermittelt wurde, gefunden werden. Gegenwaertig steht die Einflussnahme der Abgasentgiftungsmassnahmen auf die in den Vordergrund gerueckte, problematische 'particulate matter'-Emission, die im unteren Lastbereich nicht der Russemission, sondern im wesentl. der Emission hochmolekularer, sehr toxischer Kohlenwasserstoffe entspricht, im Mittelpunkt der Untersuchungen. Hierbei soll auch in interdisziplinaerer Zusammenarbeit mit kompetenten Instituten die Toxizitaet d. 'particulate matter' erforscht werden.

Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines umweltfreundlichen Motors mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, der in der Lage ist, alle bisher bekannten Abgasbestimmungen zu erfuellen.

Biogeochemische Prozesse in sandigen Strandsedimenten von Spiekeroog und Majorca

Wellen- und tidebeeinflusste sandige Strände machen einen Großteil der weltweiten Küstenlinie aus und spielen eine wichtige Rolle für Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallkreisläufe. Während Flut strömt Meerwasser in den Sedimentkörper, ebenso wird organisches Material eingetragen. Im Sediment wird dieses von Mikroorganismen abgebaut, sodass bei Ebbe an Nährstoffen angereichertes Wasser zurück in den Küstenozean strömt, wo die rezirkulierten Nährstoffe zur Primärproduktion genutzt werden. Durch mikrobielle Abbauprozesse entwickeln sich Redoxgradienten, die den Porenwasser-Chemismus prägen. Strände können sich außerdem in einer Mischzone zwischen süßem Grundwasser und Salzwasser befinden (subterranes Ästuar), sodass Salinitätsgradienten die Sediment-Porenwasser-Interaktion beeinflussen. Süßwasser ist zudem eine Quelle für terrestrische gelöste Stoffe. Um die globale Rolle von Strandsystemen in Bezug auf Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallzyklen verstehen zu können, ist es notwendig, biogeochemische Prozesse in Strandsedimenten detailliert und an verschiedenen Stränden weltweit zu untersuchen. Da in diesem Forschungsbereich nur wenige Studien existieren und insbesondere die Quellen- oder Senkenfunktion dieser Systeme bezüglich redoxsensitiver Metalle noch weitgehend unbekannt ist, wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der Metallzyklen in solchen Systemen liefern. Wir planen, biogeochemische Prozesse in den subterranen Ästuaren von zwei kontrastierenden Strandsystemen auf den Inseln Spiekeroog (NW Deutschland, mesotidal, siliziklastisch) und Mallorca (Spanien, mikrotidal, carbonatisch) zu untersuchen. Es sollen Hauptionen, DOC, O2, H2S, Nährstoffe (N, P, C, Si) und Spurenmetalle (Mn, Fe, U, Mo, V, Re) sowie Fe-Isotopenverhältnisse im Strandporenwasser analysiert werden. Wir planen ebenfalls die Sedimentzusammensetzung zu charakterisieren, da diese die Porenwasserzusammensetzung maßgeblich beeinflusst. An beiden Standorten sollen Transekte zwischen Düne und Niedrigwasserlinie bis in 5 m (Spiekeroog) bzw. 2 m (Mallorca) Tiefe hochaufgelöst beprobt werden. Der Fokus des Projekts liegt darin, Redox- und Salinitätsgradienten zu identifizieren sowie deren Auswirkungen auf die Porenwasserzusammensetzung zu interpretieren. Hydrochemische Modellierung anhand der erhobenen Daten soll zu einem besseren Verständnis der Effekte der Mischung von Grundwässern unterschiedlicher Zusammensetzung beitragen. Es sollen quantitative Aussagen zur Quellen- oder Senkenfunktion der Strände bezüglich essentieller Nährstoffe und redoxsensitiver Metalle erarbeitet werden. Fe-Isotopenverhältnisse dienen dazu, das limitierte Wissen über den Fe-Kreislauf in subterranen Ästuaren zu erweitern und die Fe-Isotopensignatur des Porenwasserflusses aus diesen Systemen besser zu definieren. Weiterhin wird diese Studie eine solide Datenbasis für die Modellierung des Porenwasser-Austroms von einzelnen Elementspezies aus permeablen Sedimenten in den Küstenozean liefern.

Waermeuebergang in blasenbildenden Wirbelschichten

Die Waermeuebertragung an feinkoernigen Feststoffen kann in blasenbildenden Wirbelschichten erfolgen. Derartige Waermetauscher werden z.B. bei der Verbrennung von Kohle eingesetzt. Zur Einhaltung bestimmter Emissionsgrenzwerte muss die Temperatur der eingesetzten Feststoffpartikeln gezielt eingestellt werden. Dies erfordert eine eingehende Kenntnis ueber den vorliegenden Waermeuebertragungsmechanismus, damit physikalisch sinnvolle Korrelationen fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden koennen. Derartige Korrelationen sind dann auch fuer geaenderte Stoffsysteme anwendbar, wie sie z.B. in Gas-Feststoff-Reaktoren auftreten. In solchen Reaktoren muss ebenfalls, je nach vorliegenden Reaktionstyp, Waerme zu- oder abgefuehrt werden, um die gewuenschte Reaktionstemperatur einzustellen. Im Forschungsvorhaben wurden an blasenbildenden druckaufgeladenen Wirbelschichten Waermeuebertragungsuntersuchungen durchgefuehrt und das Bewegungsverhalten der Feststoffpartikeln an der Waermetauscherwand analysiert. Basierend auf diesen Untersuchungen konnte fuer einen weiten Bereich von Gas-Feststoff-Kombinationen eine Korrelation fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden.

Entwicklung einer automatisierten Abbrennsteuerung als Nachrüstsatz für Scheitholzverbrennung, Teilvorhaben 4: Entwicklung und Realisierung der nachrüstbaren Brennkassette

Entwicklung einer automatisierten Abbrennsteuerung als Nachrüstsatz für Scheitholzverbrennung, Teilvorhaben 2: Entwicklung und Realisierung der Steuerung zur optimierten Brennstoff- und Luftzufuhr

Entwicklung einer automatisierten Abbrennsteuerung als Nachrüstsatz für Scheitholzverbrennung, Teilvorhaben 3: Entwicklung einer Verbrennungsregelungstechnologie auf Basis einer hyperspektral Beurteilung der Brandparameter während des Brennvorganges

Entwicklung einer automatisierten Abbrennsteuerung als Nachrüstsatz für Scheitholzverbrennung, Teilvorhaben 1: Entwicklung und Konstruktion der Kameraintegration in die Brennkassette inkl. Kühlmöglichkeit, Projektmanagement

Untersuchung von Leistungs- und Einsatzdaten an Landmaschinen und Traktoren 2017-2019

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Das Projekt hat einen direkten Nutzen für die Land- und Forstwirtschaft. Durch die Zusammenarbeit mit den Verlagen der Printmedien 'Der Landwirt' und 'top agrar' ist eine unmittelbare Veröffentlichung der Ergebnisse gewährleistet. Durch objektive Messverfahren werden Informationen erarbeitet, die es dem Landwirt ermöglichen, Maschinen, Geräte oder auch Verfahren besser beurteilen zu können. Dadurch stehen objektive Daten und Information zur Verfügung, die vom Landwirt, Lohnunternehmer, landwirtschaftlichen Berater, Interessierten für einen direkten Vergleich von Maschinen und Systemen genutzt werden können. - Traktoren: Traktoren aus der Produktionsserie - wie verhalten sich die Werte im Vergleich zu den Herstellerangaben im Prospekt und wie sieht es mit der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte tatsächlich aus - Kippmulden: Kippmulden erleichtern den Alltag in der Landwirtschaft, das Angebot ist nur schwer überschaubar und noch weniger ob die von den Herstellern angegebenen Leistungskennwerte auch in der Praxis erreicht werden können, auch die Aspekte der Maschinensicherheit sind bedeutend - Hoflader: ein weiterer Hoflader zum Vergleich mit den Hofladern, die seit dem Jahre 2014 getestet wurden. Vergleich der Hoflader untereinander und auch im Bezug auf die von den Herstellern in den Prospekten angegebenen Kenngrößen - wie sieht es mit der Maschinensicherheit und Standfestigkeit aus? - Antriebsvergleich Hoflader: Elektroantrieb oder Dieselantrieb? Wo liegen die Stärken und die Schwächen? Ist auch ein Systemvergleich der im Ergebnis zeigen kann, wie weit elektrische Antrieb bereits heute ihre Bedeutung in der Landwirtschaft haben und was zukünftig auch machbart sein wird. Der Durchbruch der Elektromobilität in der Hofwirtschaft kann unterstützt werden. Die Vermeidung von Abgasemissionen und Lärmemissionen in Stallungen fördert die Gesundheit von Tier und Mensch - Ackerwalzen: Geringeres Transportgewicht und große Walz-wirkung bedeuten Kraftstoffeinsparung bei den Transport-fahrten oder bei gleichem Transportgewicht größere Arbeits-breiten und damit verbunden höhere Schlagkraft und reduzierte Kosten. - Vergleich Stromgeneratoren: Eine Marktübersicht soll in Verbindung und ev. mit einigen konkret durchgeführten Dauertests eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Einkaufsgemeinschaften beim Ankauf von Stromgeneratoren sein. Die Überprüfung sicherheitstechnischer Aspekte dient der Arbeitssicherheit. - Marktübersicht Parallelfahrsysteme: Eine aktualisierte Marktübersicht der derzeit verfügbaren Parallelfahrsysteme soll nicht nur den aktuellen Stand der Entwicklung aufzeigen, sondern auch eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Lohnunternehmer bei der Anschaffung von Parallelfahrsystemen sein.

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