Das Projekt "Teilvorhaben: Potentialidentifikation und Fallstudie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Das Vorhaben adressiert die Entwicklung einer Methodik zur Bewertung von Wärmeintegrationsmaßnahmen mittels Brüdenkompression als Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie. Die zu entwickelnde Methode stützt die Entscheidungsfindung insbesondere in frühen Phasen der Verfahrensentwicklung sowie bei Machbarkeitsstudien. Dazu müssen die beiden Technologiefelder Verdichtung und Wärmeübertragung in einer Zusammenschau analysiert und bewertet werden. Durch eine gekoppelte Betrachtung von technischer Machbarkeit, wirtschaftlicher Konkurrenzfähigkeit und ökologischer Vorteilhaftigkeit gelingt eine integrierte und umfassende Bewertung möglicher Wärmeintegrationsmaßnahmen auf Basis bestehender Verdichter- und Wärmeübertragertechnologien. Anhand technisch relevanter Szenarien, wie der Wärmeintegration mittels Feedvorwärmung, als Sumpf- oder Zwischenverdampfer einer Trennkolonne, wird die Methodik entwickelt. Zur schnellen Identifizierung und Auswahl geeigneter Wärmeübertragungsapparate und Verdichtertechnologien werden Berechnungstools zum orientierenden Design aufgesetzt. In einer vergleichenden Betrachtung werden verschiedene Technologien zur Verdichtung und Wärmeintegration auf Basis einer zu erstellenden Datenbank ökonomisch und ökologisch bewertet. Eine integrierte Plattform mit einer Bedien- und Visualisierungsoberfläche unterstützt den Ergebnistransfer. Die Funktionalität der Bewertungsmethodik inkl. der Nutzung der integrierten Plattform in Form eines Graphical User Interfaces wird anhand ausgewählter Fallstudien der Industriepartner demonstriert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verdichteradaption zum optimierten Einsatz in Wärmepumpen-Systemen bei Brüdenanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Energy Solutions SE durchgeführt. Das Vorhaben adressiert die Entwicklung einer Methodik zur Bewertung von Wärmeintegrationsmaßnahmen mittels Brüdenkompression als Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie. Die zu entwickelnde Methode stützt die Entscheidungsfindung insbesondere in frühen Phasen der Verfahrensentwicklung sowie bei Machbarkeitsstudien. Dazu müssen die beiden Technologiefelder Verdichtung und Wärmeübertragung in einer Zusammenschau analysiert und bewertet werden. Durch eine gekoppelte Betrachtung von technischer Machbarkeit, wirtschaftlicher Konkurrenzfähigkeit und ökologischer Vorteilhaftigkeit gelingt eine integrierte und umfassende Bewertung möglicher Wärmeintegrationsmaßnahmen auf Basis bestehender Verdichter- und Wärmeübertragertechnologien. Anhand technisch relevanter Szenarien, wie der Wärmeintegration mittels Feedvorwärmung, als Sumpf- oder Zwischenverdampfer einer Trennkolonne, wird die Methodik entwickelt. Zur schnellen Identifizierung und Auswahl geeigneter Wärmeübertragungsapparate und Verdichtertechnologien werden Berechnungstools zum orientierenden Design aufgesetzt. In einer vergleichenden Betrachtung werden verschiedene Technologien zur Verdichtung und Wärmeintegration auf Basis einer zu erstellenden Datenbank ökonomisch und ökologisch bewertet. Eine integrierte Plattform mit einer Bedien- und Visualisierungsoberfläche unterstützt den Ergebnistransfer. Die Funktionalität der Bewertungsmethodik inkl. der Nutzung der integrierten Plattform in Form eines Graphical User Interfaces wird anhand ausgewählter Fallstudien der Industriepartner demonstriert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Industrie-Know-how für die Entwicklung eines Auswahltools für Brüdenverdichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Piller Blowers & Compressors GmbH durchgeführt. Das Vorhaben adressiert die Entwicklung einer Methodik zur Bewertung von Wärmeintegrationsmaßnahmen mittels Brüdenkompression als Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie. Die zu entwickelnde Methode stützt die Entscheidungsfindung insbesondere in frühen Phasen der Verfahrensentwicklung sowie bei Machbarkeitsstudien. Dazu müssen die beiden Technologiefelder Verdichtung und Wärmeübertragung in einer Zusammenschau analysiert und bewertet werden. Durch eine gekoppelte Betrachtung von technischer Machbarkeit, wirtschaftlicher Konkurrenzfähigkeit und ökologischer Vorteilhaftigkeit gelingt eine integrierte und umfassende Bewertung möglicher Wärmeintegrationsmaßnahmen auf Basis bestehender Verdichter- und Wärmeübertragertechnologien. Anhand technisch relevanter Szenarien, wie der Wärmeintegration mittels Feedvorwärmung, als Sumpf- oder Zwischenverdampfer einer Trennkolonne, wird die Methodik entwickelt. Zur schnellen Identifizierung und Auswahl geeigneter Wärmeübertragungsapparate und Verdichtertechnologien werden Berechnungstools zum orientierenden Design aufgesetzt. In einer vergleichenden Betrachtung werden verschiedene Technologien zur Verdichtung und Wärmeintegration auf Basis einer zu erstellenden Datenbank ökonomisch und ökologisch bewertet. Eine integrierte Plattform mit einer Bedien- und Visualisierungsoberfläche unterstützt den Ergebnistransfer. Die Funktionalität der Bewertungsmethodik inkl. der Nutzung der integrierten Plattform in Form eines Graphical User Interfaces wird anhand ausgewählter Fallstudien der Industriepartner demonstriert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration des Leichtbaus als Konstruktionsphilosophie auf Grundlage der MBSE-Methode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bauhaus-Universität Weimar, Institut für Strukturmechanik, Professur Optimierung und Stochastik durchgeführt. Der Leichtbau soll auf der Grundlage von MBSE (Model Based Systems Engineering) als durchgängiger, digitalisierter Entwicklungsprozess in die Konstruktionsphilosophie integriert werden. Um den Leichtbau eines technischen Produktes bewerten zu können, ist sowohl die Analyse der enthaltenen Komponenten als auch die Betrachtung des Produktes im umgebenden System notwendig. Nur diese systemische Betrachtungsweise ermöglicht eine nachhaltige Verankerung des Leichtbaus in der Entwicklung. Dabei ist es für den Erfolg von Leichtbaukonzepten entscheidend, dass die Bewertung von Entwurfsalternativen bereits in frühen Phasen des Entwurfsprozesses möglich ist, wenn mit geringem Aufwand grundlegende Alternativen untersucht und bewertet werden können. Je weiter der Entwurfsprozess fortgeschritten ist, desto aufwändiger wird es, prinzipiell andere Lösungswege zu untersuchen; die Grenzen des Betrachtungsraums werden zunehmend enger. Sollen die verursachten CO2-Emissionen berücksichtigt werden, ist eine Betrachtung über den gesamten Lebenslauf notwendig. Im Rahmen dieses Teilvorhabens sollen die Methoden zur Gewichtsoptimierung und Schwingungskontrolle durch Reibungselemente bereits in die frühen Entwurfsphasen integriert werden. Hierzu müssen die unterschiedlichen digitalen Modelle der MBSE-Methode um diese Aspekte erweitert und miteinander gekoppelt werden. Ausgeführt und geprüft wird die Vorgehensweise am Beispiel eines ausgewählten Demonstrators.
Das Projekt "Teilvorhaben: Auswahlunterstützung und Bewertung von Brüdenkompressionsszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik durchgeführt. Das Vorhaben adressiert die Entwicklung einer Methodik zur Bewertung von Wärmeintegrationsmaßnahmen mittels Brüdenkompression als Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie. Die zu entwickelnde Methode stützt die Entscheidungsfindung insbesondere in frühen Phasen der Verfahrensentwicklung sowie bei Machbarkeitsstudien. Dazu müssen die beiden Technologiefelder Verdichtung und Wärmeübertragung in einer Zusammenschau analysiert und bewertet werden. Durch eine gekoppelte Betrachtung von technischer Machbarkeit, wirtschaftlicher Konkurrenzfähigkeit und ökologischer Vorteilhaftigkeit gelingt eine integrierte und umfassende Bewertung möglicher Wärmeintegrationsmaßnahmen auf Basis bestehender Verdichter- und Wärmeübertragertechnologien. Anhand technisch relevanter Szenarien, wie der Wärmeintegration mittels Feedvorwärmung, als Sumpf- oder Zwischenverdampfer einer Trennkolonne, wird die Methodik entwickelt. Zur schnellen Identifizierung und Auswahl geeigneter Wärmeübertragungsapparate und Verdichtertechnologien werden Berechnungstools zum orientierenden Design aufgesetzt. In einer vergleichenden Betrachtung werden verschiedene Technologien zur Verdichtung und Wärmeintegration auf Basis einer zu erstellenden Datenbank ökonomisch und ökologisch bewertet. Eine integrierte Plattform mit einer Bedien- und Visualisierungsoberfläche unterstützt den Ergebnistransfer. Die Funktionalität der Bewertungsmethodik inkl. der Nutzung der integrierten Plattform in Form eines Graphical User Interfaces wird anhand ausgewählter Fallstudien der Industriepartner demonstriert.
Das Projekt "Teilprojekt: Gestaltungs- und Ökobilanzierungsmethoden für die kreislauforientierte Produktentwicklung am Anwendungsfall von Faserverbund-Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement durchgeführt. Neuartige, auf Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft ausgelegte Technologien und Produkte entfalten ihr volles Potential, wenn ihre Vor- und Nachteile bezüglich der ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte bei der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Die Produktentwickler müssen dabei diverse Abhängigkeiten in allen Entwicklungs- und Lebenszyklusphasen berücksichtigen und diese bereits in einer frühen Entwicklungsphase ganzheitlich erfassen und bewerten können. Dabei ist eine Nicht-Linearität im Denken, im kreativen Problemlösen und im aktiven Gestalten erforderlich. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts soll daher auf interdisziplinäre Weise ein durchgängiges und konsistentes Entscheidungsunterstützungssystem für kreislauforientierte Produktgestaltung erforscht werden. Die Universität Stuttgart adressiert dabei das methodische Vorgehen im Rahmen der Gestaltungsunterstützung und Entscheidung im Kontext des zu entwickelnden Systemmodells kreislauforientierter Produktgestaltung. Dafür werden Engineering- und Design-Prozesse vor dem Hintergrund des durch Partner zu entwickelnden Systemmodells spezifisch darauf ausgerichtet, dass Entwicklungsentscheidungen in frühen Phasen bereits kreislauforientierte Anforderungen berücksichtigen können und diese Berücksichtigung stringent in der weiteren Entwicklung verfolgt wird. Insbesondere der Trade-Off mit weiteren Zielen der Produktentwicklung wird dabei betrachtet. Des Weiteren wird die Bewertung der Gestaltungsentscheidungen vor dem Hintergrund der Ökobilanzierung und die Entwicklung kreislauforientierter Geschäftsmodelle als komplementäre Analysemodule zum Systemmodell erforscht und damit ermöglicht. Im Rahmen der praktischen Umsetzung wird das kritische Thema der zielgerichteten und zweckmäßigen Gestaltung von Faserverbund-Komponenten im Fahrzeugbau vor dem Hintergrund der öko-effizienten Produktion und der Wiederverwendung zum End-of-Life beleuchtet.
Das Projekt "Beitrag zur wissenschaftlichen Nutzlast Solar-C (EUVST) für die Phasen B/C (JAXA Phasen A1/A2/B/C/Beginn D) (vom 1. Juli 2021 bis 30. Juni 2024)." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung durchgeführt. Das wissenschaftliche Ziel von Solar-C (EUVST) ist die Untersuchung der Energetik und Dynamik der Sonnenatmosphäre auf der Grundlage von spektroskopischen und bildgebenden Beobachtungen, die mit hoher räumlicher Auflösung, hoher Lichtstärke, und hoher Kadenz erfolgen und die nahtlos von der Chromosphäre bis zur Korona reichen. Die wissenschaftlichen Ziele der Mission sind die Beantwortung der Fragen: 1) Wie führen grundlegende Prozesse zur Bildung der Sonnenatmosphäre und des Sonnenwindes? 2) Wie wird die Sonnenatmosphäre instabil und setzt die Energie frei, die Sonneneruptionen und -Flares antreibt? Die Durchführung der Mission wird von einem internationalen Konsortium unter Führung Japans verfolgt, dem Institute und Laboratorien in Japan, den Vereinigten Staaten und Europa angehören. EUVST, die wissenschaftliche Nutzlast von Solar-C (EUVST), ist ein 28cm-Teleskop, basierend auf einem Zwei-Element-Optikdesign (wie bei den EIS/Hinode- und SPICE/Solar-Orbiter Spektrometern). Das Fehlen eines Eingangsfilters, eine optimierte Breitband-Multilagenbeschichtungen für die Optik und Kameras mit Bildverstärkern für die langen Wellenlängenbänder liefern den beispiellosen optischen Durchsatz, der für eine hohe räumliche und zeitliche Spektroskopie erforderlich ist. Das MPS hat seit den frühen Phasen des Projekts eine wichtige Rolle bei der Definition und Entwicklung von EUVST gespielt. Das Ziel des MPS ist es, relevante Subsysteme bereitzustellen und eine Schlüsselrolle bei der Erprobung und Charakterisierung des Instruments unter Nutzung seiner hochmodernen Test-Einrichtungen zu spielen. Die Beiträge des MPS bestehen aus: i. Bereitstellung der Beschichtung des Hauptspiegels. ii. Bereitstellung der Hochspannungsversorgungen für die bildverstärkten Kameras. iii. Durchführung der Thermal-Vakuum-Tests auf Instrumentenebene. iv. Radiometrische Kalibrierung der Instrumente. v. Wissenschaftliche und technische Unterstützung für das Projekt.
Das Projekt "TRANSFORM - Vertrauenswürdige europäische SiC-Lieferkette für energieeffiziente Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von TRANSFORM ist der Aufbau einer vollständigen und wettbewerbsfähigen europäischen Lieferkette für Leistungselektronik auf Basis von Siliziumkarbid (SiC)-Leistungshalbleitern. SiC-Technologien der nächsten Generation werden unterstützt und entwickelt. TRANSFORM setzt technische Ziele und beinhaltet einige revolutionäre Innovationen, die außereuropäische Technologien überholen und zu anwendungsgerechter, qualitativ hochwertiger, zuverlässiger und gesicherter Mengenversorgung und zu geringeren Kosten mit nachhaltigen Prozessen führen. Hauptziel dieses Teilvorhabens ist die Entwicklung eines zuverlässigen interdisziplinären Co-Development-Ansatzes auf Basis einer neuen kollaborativen, harmonisierten, interdisziplinären und lösungsraumspezifischen Entwicklungsmethodik sowie geeigneter Methoden und Prozesse, der eine wissensbasierte Engineering-Kooperation in SiC-Wertschöpfungsnetzwerken ermöglicht und dadurch auch eine zukünftige Industrialisierung in Europa sicherstellt. Die Entwicklung eines kollaborativen, interdisziplinären, phasen- und domänenübergreifenden Systementwicklungsprozesses sowie von Feedback-Informationsprozessen in der Produktentwicklung wird zur Unterstützung von SiC-Wertschöpfungsnetzwerken und -Lieferketten dienen (aufgrund von sich gravierend ändernden Entwicklungsabläufen, insbesondere in der frühen Phase). Grundlage der Optimierung der Prozesskette ist ein Ansatz des Model-Based Systems Engineering (MBSE), basierend auf digitalen Modellen und der Verwendung von Standards. Durch Aufbau einer integrierten, ganzheitlichen und interdisziplinären Gesamtsystemarchitektur und eines integrierten durchgängigen Anforderungsmanagements mit Methoden und Lösungen von MBSE und Product Lifecycle Management werden die Konsistenz und Zuverlässigkeit entscheidungskritischer Informationen und damit auch die Nachvollziehbarkeit getroffener Entscheidungen in SiC-Wertschöpfungsnetzwerken beim Auflösen und Formulieren von Anforderungen verbessert.
Das Projekt "ELFAS - Elastomerbasierte Dehnungsentkopplung zur Leistungssteigerung von Faserverbundbauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Produkt Engineering, Lehrstuhl für Konstruktion und Kunststoffmaschinen durchgeführt. Der Einsatz von Elastomer-Faserverbund-Hybridmaterial (ELFA) eröffnet neue Potentiale in Leichtbauanwendungen. So können Fahrwerks- und Antriebsstrangelemente über eine Dehnungsentkopplung der hochbelasteten Faserverbundbereiche durch Elastomer-Zwischenbereiche hinsichtlich der Spannungsführung optimiert werden. Das Langzeitverhalten der Hybridbauteile für spezifische Anwendungsfälle zu prognostizieren, gestaltet sich jedoch aufgrund der Vielzahl an Einflussfaktoren als äußerst herausfordernd. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein anwendungsspezifisches Lebensdauersimulationssystem für ELFA-Bauteile entwickelt werden. Über Materialprüfungen werden die Werkstoffeigenschaften der Elastomere und der Faserverbundkunststoffe sowie das Grenzschichtverhalten des Verbundes auf Prüfkörperebene charakterisiert. Die Adaption des schädigungsgradabhängigen Materialverhaltens von Elastomeren und Faserverbundkunststoffen auf die konkreten Bauteile erfolgt über eine Kopplung von FE-Simulationen und Modellen zur nichtlinearen Schadensakkumulation. Die Validierung erfolgt über Prüfstandversuche an dem Anwendungsbeispiel einer Fahrwerks-Torsionsfeder. Über eine simulationsgestützte Lebensdauerprognose kann die Erprobungsphase im Entwicklungsprozess verkürzt und die Bauteilgeometrie in der frühen Phase beanspruchungsgerecht optimiert werden (Design for X). Einen weiteren Schwerpunkt des Projektes bildet die funktionale Bewertung der ausgewählten Materialkombination in anwendungsnahen Prototypenuntersuchungen an dem Anwendungsfall von flexiblen Antriebswellen. Das Ziel ist eine sensorgestützte Auswertung des ELFA spezifischen Steifigkeits- und Schwingungsdämpfungsverhaltens in einem umlaufenden Antriebsstrangprüfstand. Über eine schädigungsbedingte Degradation von Bauteilkennwerten kann zudem auf den Schädigungsfortschritt im Bauteil geschlossen werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Numerische Simulation komplexer Prozesse im Untergrund und der Haustechnik inkl. Unsicherheitsanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Ingenieurwissenschaften (ING) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines standortbezogenen daten- und wissensbasierten Entscheidungshilfesystems zum Heizen und Kühlen von Stadtquartieren unter Nutzung oberflächennaher geothermischer Ressourcen. Das Entscheidungshilfesystem basiert auf der Erstellung und Erweiterung von Workflows, Bewertungskriterien und praxistauglichen wissenschaftlichen Komponenten als Prognoseinstrumentarien und soll in einer frühen Phase der Planung von Quartiersprojekten für Machbarkeitsstudien sowie auch im eigentlichen Auslegungsprozess zum Einsatz kommen. Als wissenschaftliche Komponenten werden innovative Verfahren für die geophysikalische Erkundung und das Monitoring, für die numerische Simulation komplexer Vorgänge sowie die integrierte 3D-Visualisierung heterogener Daten eingebracht.
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| Förderprogramm | 16 |
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