Das Projekt "Beruehrungslose Messung der Abgasemissionen von Flugzeug-Triebwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Die Bedeutung von Spurenstoff-Emissionen fuer die Chemie der Atmosphaere waechst staendig. Flugzeuge emittieren in einer Region der Atmosphaere, wo die Hintergrund-Konzentrationen sehr gering und nahezu keine anderen Quellen existieren. Die Kenntnisse ueber die Zusammensetzung und Staerken der Flugzeug-Emissionen sind noch sehr lueckenhaft. Die ICAO hat deshalb Abgas-Grenzwerte vorgeschrieben, deren Einhaltung jedes neu entwickelte Flugzeug-Triebwerk in einer Zertifikation nachweisen muss. Dazu wird zur Zeit in den Triebwerks-Pruefstaenden eine Abgas-Probenahme mit anschiessender Bestimmung der Abgas-Zusammensetzung durchgefuehrt. Bei dieser Ausgangssituation besteht ein grosses Erfordernis, die regulierten und nicht regulierten Abgas-Emissionen zu messen. Es sind beruehrunglose Messverfahren ausgewaehlt worden, um die Nachteile der zur Zeit eingesetzten Abgas-Messverfahren zu ueberwinden. Weiterhin sind beruehrungslose Messverfahren die einzige Moeglichkeit, Flugzeugabgas-Emissionen im Flug unter verschiedenen Bedingungen wie Steig-, Sink- und Reiseflug zu messen. Es wird erwartet, dass die ICAO auch fuer diese Zustaende Abgas-Grenzwerte vorschreibt. Das Konsortium der Projekt-Partner hat bereits erste Erfahrungen bei der Bestimmung der Abgas-Zusammensetzung mit beruehrungslosen Messverfahren gesammelt. Die Fourier-Transform-Infrarot- und die schmalbandige Spektroskopie bieten grosse Moeglichkeiten fuer die Bestimmung der Spurengas-Konzentrationen in den Abgasen von Flugzeug-Triebwerken. Grundlegende Untersuchungen mit mehreren verschiedenen Spektrometern, Messprinzipien und Auswerte-Methoden werden mit dem Ziel durchgefuehrt, die beruehungslosen Messverfahren durch Vergleich mit den konventionellen Messverfahren zu validieren. Fuer die Russ-Bestimmung werden ebenfalls mehrere Messverfahren untersucht, das geeignete ausgewaehlt, erprobt und validiert. Die Zielstellung ist die Entwicklung von Demonstrations-Messverfahren fuer die beruehrungslose Bestimmung der Abgas-Zusammensetzung in Pruefstaenden, die zukuenftig die von den Triebwerksherstellern eingesetzten konventionellen Probenahme-Techniken ersetzen koennen. Das 2-Jahres-Projekt umfasst die Entwicklung von Hard- und Software der Messverfahren sowie Testmessungen in Pruefstaenden, um die beruehrungslosen mit den konventionellen Messverfahren zu validieren. Fuer die Interpretation der beruehrungslosen Messverfahren zur Bestimmung der Spurengas-Konzentrationen in den heissen Abgasen werden Labor-Untersuchungen dieser Gase bei hohen Temperaturen zur Bestimmung der notwendigen spektroskopischen Parameter durchgefuehrt. Das IFU bearbeitet im Rahmen dieses Projektes die Weiterentwicklung der Fourier-Transform-Spektroskopie zu einem Messverfahren in Triebwerks-Pruefstaenden fuer die Bestimmung der Abgas-Zusammensetzung. Es werden Pruefstands-Messungen mit eigener Geraetetechnik, Entwicklungen der Daten-Auswerte-Software und die Daten-Interpretation durchgefuehrt. Das IFU koordiniert dieses Projekt.
Das Projekt "Beruehrungslose Messung der Abgase von Flugzeugtriebwerken (AEROJET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Optoelektronik durchgeführt. Ziel: Entwicklung beruehrungsloser Messverfahren zur quantitativen Analyse von Triebwerksanalysen in Pruefstaenden. Aufgaben: (1) Messung von Spektren der Infrarotstrahlung, die vom Abgas eines Triebwerks emittiert wird. (2) Entwicklung von Auswerteverfahren, um aus den gemessenen Spektren Abgastemperatur und die Konzentrationen von CO, Co2, H2O, NO und NO2 zu bestimmen. (3) Erweiterung der notwendigen spektroskopischen Datenbasis fuer hohe Temperaturen.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung eines Verfahrens zur Multigas-Emissionsraten-Bestimmung sowie zur Berechnung der Umgebungsbelastung bei gerichteten und ungerichteten Emissionsquellen in der Landwirtschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Durch Tierhaltung und Landnutzung werden eine Vielzahl gasfoermiger Verbindungen emittiert, die grosse oekosystemare und klimarelevante Bedeutung haben. Bisherige Messverfahren sind nur sektoral einsetzbar (z.B. nur bei gerichteten Quellen), bedingen starke Systemeingriffe (insbesondere bei diffusen Quellen) und ermoeglichen im Feldversuch bei variabler Quellkonfiguration keine Multigasanalysen mit ausreichender Empfindlichkeit. Generelles Ziel ist die Validierung von Stoffstrommodellen, die die Moeglichkeit bieten, die Emissionsrate verschiedener Gaskomponenten sowohl aus gerichteten als auch diffusen Emissionsquelltypen bei variablen Gelaende- und atmosphaerischen Bedingungen exakt zu bestimmen. Die Emissionsrate oekosystem- und klimarelevanter Gase soll unter Einbeziehung der wesentlichen Einflussfaktoren fuer verschiedene Verfahrenstechniken kalkuliert und modelliert werden. An Hand dieses Modells sollen verfahrenstechnische Moeglichkeiten zur Reduzierung der Emissionen aufgezeigt werden. Im Rahmen des Projektes wird ein beruehrungsloses Messverfahren fuer die Bestimmung landwirtschaftlicher Emissionen weiterentwickelt. Dieses Verfahren wird auf einige Emissionsquellen wie Stallanlagen und Guelleduengung angewandt, die bisher mit geringer Genauigkeit oder noch nicht bestimmt wurden. Zur Konzentrationsmessung kommt die Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometrie zum Einsatz, die eine Multikomponentenanalyse sowohl als laengengemittelte Konzentrationsangabe in der Umgebungsluft als auch punktfoermig mittels Gaszelle ermoeglicht. Das Trassenmessverfahren wird abseits der Quelle durchgefuehrt, wobei die Absorptionsmessungen im Luv und Lee des Stalls oder der guellegeduengten Flaeche in 1 bis 2 m Hoehe und evtl. auch weiteren Hoehen ueber dem Erdboden erfolgen. Die Spektrometrie mit Gaszelle wird fuer Punktmessungen z.B. in Abluftkaminen und fuer begrenzte Luftraeume im Rahmen der Validierung eingesetzt. Zur Windmessung werden eine meteorologische Station und ein Szintillometer genutzt. Das Szintillometer liefert darueberhinaus Turbulenzparameter, die direkt in die Ausbreitungsmodellierung eingehen. Wilson-Staudruckgitter und Laser-Doppler-Anemometer werden zur integrativen Stoemungsmessung an Ablufteinrichtungen eingesetzt. Es werden verschiedene verfuegbare Ausbreitungsmodelle mit unterschiedlichem physikalischen Ansatz (Gausssches, Eulersches und Lagrange-Modell) hinsichtlich der Eignung fuer die Modellierung der Ausbreitung der Abluft von diesen landwirtschaftlichen Quellen untersucht. Dann wird ein Algorithmus zur Bestimmung der Emissionsrate durch optimale Anpassung der simulierten an die gemessenen laengengemittelten Konzentrationsdaten entwickelt. Dabei gilt es auch, die Qualitaet dieser Ergebnisse im Vergleich zu bisherigen Verfahren auf der Grundlage der Gaussschen Ausbreitungsmodellierung zu beurteilen, wobei letztere nur ueber ebenem Gelaende und bei speziellen Quelleigenschaften anwendbar ist. ...
Das Projekt "Bestimmung flaechenhafter Emissionen von Vorlaeufersubstanzen der Photooxidantienbildung mittels Fernerkundung und inverser Ausbreitungsmodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Bei flaechenhaften Emissionen ist eine Messung der Konzentrationen in oder ueber den Quellen nicht repraesentativ fuer die Flaechenemission. Um die Quellstaerken der diffusen und heterogen verteilten Emissionen von wesentlichen VOC sowie von NOx und CO zu quantifizieren, wird ein Verfahren unter Anwendung der Fernerkundung und der inversen Ausbreitungsmodellierung entwickelt und eingesetzt. Die freigesetzten Substanzen werden in der Abluftfahne der Quelle gemessen. Als Fernerkundungsverfahren eigenen sich die Fourier-Transform-Infrarot(FTIR)-Spektroskopie und die Differentielle Optische Absorptionsspektroskopie (DOAS), die bei Messkampagnen an Einrichtungen der Treibstofflagerung und -verteilung sowie bei Betankungsvorgaengen eingesetzt werden und Aussagen ueber die Emissionsstaerken bei verschiedenen Arten der Betankung (z.B. mit und ohne Benzindampfabsaugung) zulassen. Die Messung erfolgt abseits der Flaechenquelle in einer Entfernung, in der die gesamte Abluftfahne der Quelle erfasst wird. Mit Hilfe der gleichzeitig gemessenen meteorologischen Parameter und unter Anwendung eines geeigneten Ausbreitungsmodells ist es moeglich, die Emissionsrate der flaechenhaften Quelle mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Bei diesen Messungen mit Fernerkundungsverfahren wird eine gemittelte Konzentration auf einer Trasse quer durch die gesamte Abluftfahne bestimmt. Deshalb koennen aufwendige Probenahmetechniken umgangen und die emittierten Komponenten beruehrungslos erfasst werden. Durch die FTIR-Spektroskopie und das DOAS-Verfahren erfolgt eine Multi-Komponenten-Messung von Spurengasen. Um aus diesen Konzentrationen auf die Emissionsraten zurueckzurechnen, wird die inverse Ausbreitungsmodellierung angewendet. Dabei werden verschiedene verfuegbare Ausbreitungsmodelle (Gaussscher, Eulerscher und Lagrange-Ansatz) hinsichtlich ihrer Eignung fuer die verschiedenen Emissionsquellen untersucht. Wahrscheinlich sind auch Prozesse der Freisetzung von Spurengasen wie Auftrieb und Ventilierung zu beschreiben, was mit den bisher fuer diese Aufgabe verwendeten Gaussschen Ausbreitungsmodellen nicht moeglich ist. Fuer die ausgewaehlten Ausbreitungsmodelle im Nahbereich von Emissionsquellen werden die erforderlichen Inversionsalgorithmen entwickelt (inverse Modellierung), die fuer die Quantifizierung der Emissionsrate der Quelle erforderlich sind. Weiterhin erfolgt eine Luftprobenahme an einigen Punkten der Absorptionstrassen. Mittels Labor-GC-Analyse werden die gleichen Komponenten in diesen Proben wie mit den spektroskopischen Verfahren auf der offenen Trasse bestimmt. Fuer eine hohe Repraesentativitaet dieser Validierung werden die Probenahmen zur gleichen Zeit wie die spektroskopischen Messungen und mehrfach hintereinander durchgefuehrt.
Das Projekt "Entwicklung eines feld- und flugtauglichen Fourierspektrometers mit rotierenden Retroreflektoren und mit diesem Durchfuehrung von spektroskopischen Untersuchungen an Rauchgasen und Duesentriebswerksabgasen in der Atmosphaere im IR-Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Optoelektronik durchgeführt. Bei dem neuartigen Fourierspektrometer werden optische Wegdifferenzen nicht durch Hin- und Herbewegungen von Spiegeln erzeugt, sondern durch kontinuierliche Rotation von Retroreflektoren. Dadurch wird der Aufbau vereinfacht, das Geraet unempfindlicher gegen rauhe Einsatzbedingungen und schnell. Durch Fernmessung werden die Rauchgase von Industriefeuerungen und die Abgase von Duesentriebwerken untersucht, mit dem Ziel, die Bestandteile zu identifizieren und ihre Konzentrationen zu bestimmen. Die notwendigen Kalibrier- und Auswerteverfahren werden entwickelt. Es handelt sich also um ein passives Fernerkundungsverfahren im infraroten Spektralbereich zur Analyse und Ueberwachung atmosphaerischer Umweltbelastungen aus stationaeren und mobilen Quellen.
Das Projekt "Fernmessung der Zusammensetzung von Flugzeugabgasen am Boden mittels Fourier-Transform-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Die in diesem Projekt seit September 1992 durchgefuehrten Arbeiten befassen sich mit der Fourier-Transform-Infrarot-Emissions-Spektroskopie als einer potentiellen Messmethode zur direkten Quantifizierung des Schadstoffausstosses von Strahltriebwerken in allen Hoehenbereichen. Die vorrangigen Ziele waren, die potentiellen Anwendungsmoeglichkeiten dieses kontaktlosen Multikomponentenverfahrens, die nachweisbaren Komponenten im Abgas, deren Nachweisgrenzen und die Genauigkeit des Gesamtsystems, zunaechst aus Bodenmessungen und spaeter moeglicherweise im Flug, zu bestimmen. Langfristig ist die Validierung existierender Rechenmodelle der Triebwerksemissionen und/oder die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Umrechnung bodengebundener Emissionsmessungen auf Flugbedingungen fuer die Verwendung in Emissionskatastern geplant. Ausgehend von ersten Testmessungen, die die prinzipielle Anwendbarkeit eines solchen Systems zeigten, wurden geeignete Spektralbereiche zur Auswertung moeglichst vieler Komponenten im Abgas ausgewaehlt und parallel dazu ein Computerprogramm zur Interpretation der gemessenen Emissionsspektren (Mehrschichten-Strahlungstransportmodell) entwickelt.
Das Projekt "Laborspektroskopische Untersuchungen an atmosphaerischen Spurengasen im FIR/MIR Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Earth Observation Center (EOC), Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) durchgeführt. Ziel ist die Verbesserung der spektroskopischen Datenbasis fuer die Fernerkundung atmosphaerischer Spurengase im FIR/MIR Bereich mit Hilfe eines hochaufloesenden Fourier-Transform-Spektrometers. Insbesonders die bisher veroeffentlichten Linienstaerken und Absorptionskoeffizienten weisen systematische Fehler auf. Es wurden daher in unserer Gruppe erstmalig validierte Linienstaerkemessungen mit einer Genauigkeit besser als 1 Prozent durchgefuehrt. Ferner wurde eine hinsichtlich ihrer Spezifikationen einmalige Multireflexionszelle zur Messung instabiler Verbindung entwickelt. Die Arbeiten sind in diverse EU, ESA und BMBF/OFP gefoerderte Projekte eingebunden. Ein Spin-off ist die technologische Weiterentwicklung der FT-Spektrometer, was auch fuer die Verwendung dieser Geraete in der Fernerkundung wichtig ist.
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| Bund | 7 |
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| Förderprogramm | 7 |
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| Deutsch | 7 |
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| Boden | 7 |
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