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Modellierung von Vagheiten im Prozess der Oekobilanzierung

Ausgehend von der Analyse bestehender oekologischer Bewertungsverfahren und der Modellbildung mittels Fuzzy Logic wird ein fuzzybasiertes Modell zur Oekobilanzierung entwickelt. Durch die Nutzung fuzzybasierter Methoden koennen die in einer Datenlage vorhandenen Vagheiten beruecksichtigt und nur verbal verfuegbare Aussagen direkt in den Modellansatz integriert werden. Durch Auswertung der im Modell entwickelten Kennzahlen wird die Bewertung des Bilanzergebnisses und die Ermittlung der fuer die Bilanz wesentlichen Einflussgroessen ermoeglicht. Mittels theoretischer Ueberlegungen und exemplarischer Anwendungen fuer ausgewaehlte Prozesse der Gussteilfertigung wird gezeigt, dass die Erstellung von Oekobilanzen mit dem entwickelten Modell sinnvoll und gegenueber herkoemmlichen Methoden vorteilhaft ist. In den Modellrechnungen erfolgt ein Vergleich von Sandformverfahren in unterschiedlichen Umweltkategorien und fuer verschiedene Bilanzrahmen. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen, dass durch das fuzzybasierte Modell die oekologischen Aspekte der betrachteten Prozesse plausibel wiedergegeben werden und das Modell insbesondere eine bessere Interpretation und objektivere Bewertung des Bilanzergebnisses ermoeglicht.

Modellbildung und Regelung von Heizungsanlagen mit Brennwertkesseln

Theoretische Modellbildung eines Waermeuebertragers unter Beruecksichtigung der Kondensation; Modellbildung mit Hilfe von dynamischen neuronalen Netzen. Entwurf von verschiedenen Regelkonzepten zur Vorlauftemperatursollwertvorgabe und Vergleich mit herkoemmlichen Konzepten. Bewertung des Energieverbrauches.

Biomethanisierung von Stroh als Beitrag zum Lastenmanagement eines Smart Grids

Die bestehende Biogasproduktion in Deutschland mit etwa 6000 Biogasanlagen und 2,3 GW Stromproduktion bietet ein großes Optimierungspotential hinsichtlich Verbesserung der Energieausbeute und Produktionskapazität. Urbane Rohstoffbasis von Biogas beziehungsweise Biomethan sind niederkalorische und damit wasserhaltige biogene Substrate. Beispiele sind Gras und urbanes Böschungsgut oder auch Küchenabfälle und überlagerte Lebensmittel. An der Fakultät Life Sciences der HAW Hamburg laufen bereits Fuzzy-geregelte, vollautomatisch gefütterte Labor-Biogastestanlagen, die im Laufe der letzten 10 Jahre entwickelt und konstruiert wurden. Der größte Reaktor fasst 100 Liter, die kleineren sechs Liter. Für die notwendigen Laborfermentationen, die an der technisch dazu ausgerüsteten HAW Hamburg schon seit Jahren mit Rübensilagen durchgeführt werden, soll parallel zur Entwicklung und Design eines Stroh-Fermentationsmediums eine einfache Regelung über ein neuartiges Signal der Fermenterflüssigkeit erarbeitet werden. Ein positives Signal zeigt unter diesen Bedingungen einen erhöhten Fettsäurespiegel an, welcher allgemein als Indikator für einen überforderten, instabilen Fermentationsprozess gilt. Eine solche Regelungsstrategie der Prozessmikrobiologie gibt es noch nicht. Die Idee dazu erwuchs aus Versuchen bei der Vergärung von Getreide-Schweinefutter. An der HAW Hamburg wurden in den letzten Jahren die Grundlagen für eine vollautomatische Fuzzy-Logikregelung (FLC) zur Vergärung von Speiseresten, Rübensilage und dem Getreide Triticale im Labormaßstab geschaffen. Im Rahmen eines Smart Grids werden folgende Ansätze in Promotions- und kombinierten Masterprojekten untersucht: - Schubweise Substratzufuhr, um die elektrische Produktion bestimmten Tagesspitzen anzupassen. - Einsatz von einer Fuzzy-Substratzufuhrregelung zur Kapazitätssteigerung und automatischen Prozessführung mit höchstmöglicher Auslastung. Dies ist ein Projekt der Collaborative Graduate School 'Key Technologies for Sustainable Energy Systems in Smart Grinds' der Universität Hamburg und der HAW Hamburg. Diese ist die erste gemeinsame Graduate School der HAW Hamburg mit einer deutschen Universität.

FHprofUnt 2015: Entwicklung neuer Verfahren zur Qualitätskontrolle von Solarzellen und -modulen durch optimierte spektrale Kontrolle während der elektrischen Leistungsmessung unter Sonnenlichtbeleuchtung mittels LED Flasher.

Automatische Abgrenzung, Typisierung und statistische Beschreibung von Siedlungsstrukturen auf Grundlage von Geobasisdaten

Die Bestimmung der Ökoeffizient von Siedlungsstrukturen, aber auch viele Planungsaufgaben verlangen eine detaillierte räumliche Gliederung und Beschreibung von Siedlungsflächen. Eine derartige stadtstrukturelle Gliederung ist derzeit noch nicht automatisch möglich, wird aber für praktische Planungszwecke (z. B. Stadt- und Regionalplanung, Bundesverkehrswegeplanung) und die wissenschaftliche Grundlagenforschung dringend benötigt. Auf Grundlage von fortschreibungspflichtigen, deutschlandweit verfügbaren Geobasisdaten soll durch Anwendung von Methoden der digitalen Bildverarbeitung eine derartige räumliche Gliederung einschließlich einer Bestimmung des Baustrukturtyps automatisch erfolgen. Grundlage dazu ist das Amtliche Topographisch-Kartographische Informationssystem ATKIS und die DTK25-V. Nach Separierung aller Gebäudeflächen erfolgt eine statistische Auswertung der Gebäudestruktur innerhalb der ATKIS-Polygone. Die resultierenden Gebäudestrukturindikatoren werden mit Hilfe einer Fuzzy-Logik ausgewertet mit dem Ergebnis einer automatischen Baustrukturtypisierung. Weiterhin sollen durch die Anwendung und Weiterentwicklung von Verfahren der räumlichen Disaggregation statistische Gemeindezahlen oder auch teilstädtische statistische Daten (u. a. Bevölkerung, Bevölkerungsstruktur, Siedlungsdichte, Wohnungs-, Wirtschafts- und Verbrauchsdaten) räumlich auf die Bebauungsstrukturen herunter gebrochen und damit notwendige Planungs- und Analysedaten u. a. auch zur Bestimmung der Ökoeffizienz zur Verfügung gestellt werden.

Neuartige Prozessfuehrung durch hybride Fuzzy-Systeme fuer die Entwicklung eines anaeroben Hochleistungsreaktors zur biologischen Abwasserreinigung

Ziel des Vorhabens ist es, die biologischen Prozesse bei der anaeroben Abwasserreinigung durch situative Regelung so gut aufeinander abzustimmen, dass fuer die geschwindigkeitsbestimmenden Abbauschritte der Acetogenese und Methanisierung eine optimale Substrataufbereitung geschaffen wird, eine beginnende Ueberlastung fruehzeitig erkannt wird und entsprechende prozessgefuehrte Gegenmassnahmen eingeleitet werden koennen. Erreicht wird dies durch die Modellierung der biologischen Prozesse in einem adaequaten Regelstreckenmodell und der darauf aufbauenden Regelung und Optimierung der anaeroben Abwasserbehandlung auf der Basis eines hybriden Fuzzy-Systems. Diese Loesung ermoeglicht es, stark belastetes Abwasser mit geringstem Aufwand an Wartung effektiv zu reinigen, wie es sonst nur mit sehr erfahrenem Personal moeglich waere.

Teilvorhaben 2/8: Anaerobe Behandlung von Restmuell nach dem Schwarting-Uhde-Verfahren, Teilvorhaben 4/2: Bildung und Schadstoffbelastung der Abluft und Gase bei der biologisch-mechanischen Behandlung von Siedlungsabfaellen und deren anschl. Deponierung

Ziel des Vorhabens ist es, Massstaebe fuer die uneingeschraenkte Zulassung der umweltvertraeglichen Ablagerung von mechanisch-biologisch vorbehandelten Abfaellen hinsichtlich der Bildung und Schadstoffbelastung der Deponiegase zu benennen. Weiterhin ist es Ziel, moegliche Risiken durch Deponiegasemissionen aufzuzeigen und die Umweltgefaehrdungen von Vorbehandlung und Deponierung auf dem Gaspfad in ihrer Gesamtheit zu erfassen. Somit sollen im Rueckschluss Optimierungsziele und Beurteilungsmassstaebe fuer mechanisch-biologische und andere Vorbehandlungsverfahren gewonnen werden. Zum einen soll deshalb die Bildung und Schadstoffbelastung der Gase und Abluft ueber den gesamten Entsorgungsweg (Abfallinienanalyse) verfolgt werden, da die biologischen Abbauvorgaenge und Umwelteinwirkungen nur im Zusammenhang gesehen werden koennen. Zum anderen ist ein allgemeingueltiges Prognosemodell zu entwickeln, das Prognosen bei (auch zukuenftig) variierenden Vorbehandlungstechniken und Abfallzusammensetzungen erlaubt und das es ermoeglicht, den Einfluss massgeblicher Parameter und Randbedingungen der Gasbildung unter Deponiebedingungen zu simulieren. Prognosen mit herkoemmlichen Instrumentarien (naturwissenschaftliche und statistische Modelle) fuehren nur zu unzureichenden Ergebnissen. Verbesserungen ergeben sich durch den Einsatz neuer Methoden zur Informationsverarbeitung und Simulationsrechnung (Fuzzy Logik, neuronale Netzwerke, Kombinationen). Um die oben genannten primaeren Ziele zu verwirklichen, muessen eine Reihe von Arbeitszielen im Rahmen des Vorhabens erreicht werden: 1. Untersuchungen der Abbauwege und Parameterabhaengigkeiten waehrend der mechanisch-biologischen Vorbehandlung und der anschliessenden Deponierung: - Herstellung oder Beschaffung von konventionell mechanisch-biologisch vorbehandeltem Abfall und Bilanzierung einer Anlage - Prozesskinetische Untersuchungen der mechanisch-biologischen Vorbehandlung in Laborversuchen - Untersuchung des Ablagerungsverhaltens vorbehandelter Reststoffe - Ermittlung des Gefaehrdungspotentials mittelschwer und schwer abbaubarer organischer Substanzen unter Deponiebedingungen - Ermittlung des Gefaehrdungspotentials durch Austrag fluechtiger Schadstoffe im Deponiegas und in der Abluft der mechanisch-biologischen Behandlung. 2. Entwicklung eines Prognosemodells. 3. Kalibrierung bzw. Trainieren des Prognosemodells durch Anwendung und Rueckrechnung an Deponien, Grosslysimetern und Deponiefeldern. 4. Auswertung des Prognosemodells durch Simulationsrechnungen und Benennung von Massstaeben fuer die Ablagerung sowie von Optimierungszielen fuer mechanisch-biologische Vorbehandlungsverfahren.

Wachstumskern Potenzial: SONETT, Teilprojekt 5: Audio Mobile - Entwicklung innovativer Akustikanwendungen für Elektrofahrzeuge

Die Zielstellungen des Verbundvorhabens WK Potenzial 'SONETT' sind in der Gesamtvorhabensbeschreibung und dem Verbundkonzept detailliert beschrieben und bilden als Bestandteil diese Antrags den Rahmen für unser Teilvorhaben. Das Teilvorhaben der FusionSystems GmbH (AUDIO MOBILE) im Verbundprojekt 'SONETT' wird ein universelles Konzept zur Klangsteuerung von Elektrofahrzeugen mittels Fuzzy-Logik entwickeln. Im Fahrzeugbereich werden die Anforderungen an die Akustik in Zusammenhang mit dem Übergang zur Elektromobilität, dem notwendigen Leichtbau und neuen Fahrzeugkonzepten immer anspruchsvoller. Die Entwicklung eines universell anwendbaren Konzepts zur Klangsteuerung von Elektrofahrzeugen mittels Fuzzy-Logik sowie dessen soft- und hardwaretechnische Umsetzung in einem Forschungsprototypen wird es in Zukunft ermöglichen, durch eine aktive menschgemäße Schallgestaltung für die Verbesserung von Verkehrssicherheit, Fahrfreude, Komfort und Lebensqualität der Anwohner. Für unser Teilvorhaben (Bereich 'AUDIO MOBILE') umfassen die konkreten Arbeitsziele die Entwicklung innovativer Akustikanwendungen für elektrisch angetriebene Mobile. Die geplante Entwicklung des Fuzzy-Sound-Designers und des dazu gehörigen Fuzzy-Sound-Generators erfolgt in direkter Verknüpfung mit der Technologieplattform der Forschungsstelle GFaI e.V. in Berlin. Die Grundidee für das Fuzzy Sound Konzept besteht in der Umsetzung zweier Kernschnittstellen zur Wahrnehmung und zur Kreativwirtschaft.

Habitatmodellierung und Fließgewässerökologie, Investigations on urban river regulation and ecological rehabilitation measures

Urbanization has great impacts on geomorphic, hydrologic, habitat and aquatic biota characteristics of river systems, but very few river management methodologies have been developed specifically for urban or heavily engineered rivers. The influences of urban rivers to the integrated river system, as well as the interactions between urban river reaches and more natural river reaches have been neglected. Therefore, it is of vital importance to clarify the role of urban rivers, and to find an applicable method of assessing the health status of urban rivers. This work aims to develop an urban-rural river continuum identification system by analyzing the various factors which are influencing urban river systems, in order to identify urban and rural river reaches in a longitudinal term. And to establish an applicable fuzzy based mapping method which can assess the ecological status of urban river easily, in order to point out the bottlenecks of urban river' health status and to implement the effective rehabilitation measures.

Entwicklung einer neuen Regelungsstrategie für mittelgroße und große Biomassefeuerungsanlagen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuartigen Regelung für Biomassefeuerungsanlagen im mittleren und großen Leistungsbereich. Die Regelung soll speziell bei wechselnden Lastanforderungen und variierenden Brennstoffeigenschaften optimale Betriebsbedingungen bezüglich geringer gasförmiger Emissionen und hohen Anlagenwirkungsgraden bei minimalem Betreuungsaufwand durch den Anlagenbetreiber gewährleisten. Dazu sollen sowohl Fuzzy-Logik unterstützte Module als auch Regelungskonzepte auf Modellbasis eingesetzt werden. Speziell der Einsatz von modellbasierenden Regelungsstrategien wurde in Biomassefeuerungen bislang noch nicht erfolgreich umgesetzt. Bei diesem aufwändigeren Ansatz wird anhand physikalischer Überlegungen ein analytisches mathematisches Modell der Feuerung erstellt. Bestimmte, relevante Parameter werden mit geeigneten Experimenten bestimmt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass einige Parameter und Einflussgrößen stochastisch beschrieben werden. Dieser Ansatz liefert die weitreichendesten Erkenntnisse und die genauesten Modelle bezüglich des Prozesses. Dieser Ansatz beinhaltet ein hohes Innovationspotential und ist für einen nachfolgenden Reglerentwurf äußerst vielversprechend. Die neuen Regelungsstrategien sollen in einem ersten Schritt für die Versuchsanlagen am ABC sowie bei der Firma MAWERA entwickelt, getestet und optimiert werden. In einem weiteren Schritt sollen die Konzepte dann für Großanlagen angepasst, getestet und weiterentwickelt werden.

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