Das Projekt "Solare Kühlung im Hardware-in-the-Loop-Test (SoCool-HIL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Düsseldorf, Arbeitsgruppe E2 Erneuerbare Energien und Energieeffizienz durchgeführt. Das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt Solare Kühlung im Hardware-in-the-Loop-Test , kurz SoCooIHIL, beschäftigte sich im ersten Projektteil mit der Simulation einer solaren Kühlungsanlage unter der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink mit den Toolboxen Stateflow und CARNOT. Dynamische Jahressimulationen und DoE-unterstützte Parametervariationen wurden zur Auswahl sinnvoller Systemkonfigurationen, Regelstrategien und Dimensionierung der Komponenten genutzt. Der zweite Projektteil beschäftigt sich davon ausgehend mit Hardware-in-the-Loop-Tests mit der 17,5 kW Absorptions-Kältemaschine der Firma Yazaki. Dabei wird die Kältemaschine an einem Prüfstand betrieben, der das Verhalten der restlichen Systemkomponenten (Solarkreis mit Wärmespeicher, Rückkühlung, Gebäude und Kälteverteilung/-übergabe), gesteuert von einer Systemsimulation unter Matlab/Simulink/CARNOT, emuliert. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen über das reale dynamische Betriebsverhalten der Kältemaschine wurde das Simulationsmodell der Kältemaschine validiert. Hardware-in-the-Loop-Versuche zur Teillastregelung der Kältemaschine und mit verringertem Kältespeichervolumen bilden den Abschluss des Projektes.
Das Projekt "Integrierte Hardware-in-the-Loop-Lösungen für die Raumautomation, Heizungs- und Kältetechnik (HIL-RHK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Biberach, Institut für Gebäude- und Energiesysteme durchgeführt. Durch die verschärften energetischen Anforderungen an Gebäude wie z. B. die Umsetzung der europäischen Energieeffizienzrichtlinie für Gebäude (EPBD) und der novellierten Energieeinsparverordnung ENEV 2009 erlangt das Thema Energieeffizienter Betrieb von Gebäuden einen immer höheren Stellenwert. Neben erhöhten Anforderungen an die Gebäudehülle und Anlagentechnik können die Gebäudeautomation und ein zeitgemäßes Energie- und Gebäudemanagement einen wichtigen Beitrag liefern. Wichtig für den frühzeitigen Test von bestehenden und neuen Steuer- und Regelstrategien ist es, durch Hardware-in-the-Loop-Tests eine einfache Möglichkeit zu haben, das optimierte Zusammenspiel zwischen Anlagentechnik, Raumnutzung und entsprechenden Steuerungs-/Regelungskonzepten auf der tatsächlichen Zielhardware (und nicht in der Simulation) sowohl bei der Inbetriebnahme als auch im laufenden Betrieb zu testen und gegebenenfalls anpassen zu können. Ein weiteres Problemfeld liegt in der Inbetriebnahme und damit in der Parametrierung der Anlagensteuerung. Diese finden vor bzw. während der Abnahme der Anlage bei einem konkreten Außenklima und den aktuellen Raumlasten statt. Die Realität zeigt, dass diese Parameter im weiteren Betrieb nur selten optimiert werden. Hier kann eine Simulation Aussagen über das Anlagenverhalten in einem Jahresgang liefern, und entsprechend kann eine Optimierung vorgenommen werden. Damit sind stellvertretend zwei Bereiche genannt, in denen eine Simulation von Räumen und komplexen Anlagen eine hilfreiche Aussage liefern kann. Erste Abschätzungen haben ergeben, dass durch Optimierung der Steuerungsund Regelungskonzepte von Anlagen der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik (HLK) in Verbindung mit Wärmerückgewinnungsanlagen Energieeinsparungen bis zu 50Prozent möglich sind. Durch verbesserte, aufeinander abgestimmte Raumautomationskonzepte lassen sich Energieeinsparungen in der Größenordnung von 20-50Prozent erzielen. Der Einsatz geeigneter Simulationsmodelle hat das Potenzial, diese Energieeinsparungen transparent und damit nutzbar zu machen. Die mit dem Vorhaben verfolgten wissenschaftlichen und technischen Ziele sind: - Gezielte Erweiterung einer bereits bestehenden offenen, modularen Modellbibliothek heizungs- und kältetechnischer Prozesse sowie von Raumtyp-Modellen, - Erstellung hydraulischer Modelle sowie von numerischen Lösungsverfahren für die wasserseitigen und luftseitigen Strömungsprozesse, - Schaffung bzw. Nutzung von HiL-Umgebungen sowie von Schnittstellen unterschiedlicher Simulationsumgebungen, - Untersuchung der Möglichkeit der Einbindung von Modellen zum Anlagenentwurf, um einen durchgängigen Datenfluss von der Planung bis zum Betrieb der Anlagen zu gewährleisten, - Weiterentwicklung von Hardware-in-the-Loop-Prototypen als Multi-HiL-Teststand dahingehend, dass mehrere Hardware-Regler (z. B. Raumcontroller, Heizkreisregler, RLT-Regelung) in einer Simulationsumgebung als Gesamtsystem getestet werden können.
Das Projekt "Hardware-in-the-Loop Echtzeitsimulation von Kfz-technischen Komponenten und Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrzeuge, Professur für Kraftfahrzeugelektronik und -elektrik durchgeführt.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung eines Hochleistungs-Brennstoffzellen-Antriebes für Hybrid-EMU-Triebzüge in einem Traktionsbaukastensystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Elektrische Maschinen (IEM) und Lehrstuhl für Elektromagnetische Energiewandlung durchgeführt. Das Vorhaben X-EMU stellt die Integrationsentwicklung einer Brennstoffzelle in ein Traktionsbaukastensystem für Schienenfahrzeuge dar. Dafür wird von der RWTH Aachen eine Hardware-in-the-Loop (HiL) Prüfumgebung entwickelt, in welche die realen Komponenten sowie deren Modelle integriert, weiterentwickelt und evaluiert werden können. Die durch die Forschung gewonnenen Erkenntnisse sollen in die Entwicklung eines modularen, skalierbaren Traktionsbaukastensystems mit Brennstoffzelle überführt werden, um dieses in die Siemens-Zugplattform Mireo zu integrieren.
Das Projekt "Echtzeitsimulation von Verbrennungsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Forschungsschwerpunkt Brennstoffzellen und rationelle Energieverwendung durchgeführt. Entwicklung und experimentelle Erprobung von Modellen für die Echtzeitsimulation von Verbrennungsmotoren für folgende Anwendungen: 1. Modellgestützte Steuerung und Regelung von Verbrennungsmotoren zur simultanen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen. 2. Hardware-in-the-Loop (HIL) und Software- in-the-Loop (SIL) Simulationen zur Entwicklung und Überprüfung von Motorsteuergeräten. 3. Entwicklung und Einbindung neuer Sensoren wie z.B. des eigenen Rußsensors in die Motorsteuerung. In Rahmen des DBU-Projektes wird haupsächlich der Rußsensor weiterentwickelt. Es wurden bisher mehrere Versionen des beheizten Sensors konstruiert und gefertigt und auf unseren Motorprüfständen getestet. Details darüber findet man unter: 'http://www.haw-hamburg.de/pers/Gheorghiu/Patente/RS/Praesentation en.ppt' .Anschließend wurden zwei Sensoren auch auf den Prüfständen der HTW-Dresden getestet. Die Auswertung dieser Messungen steht noch bevor. Mehrere Firmen wie z.B. Abgaszentrum der Automobilindustrie ADA (d.h. VW, AUDI, BMW, DC und Porsche), Horiba und Renault haben Interesse gezeigt, den Sensor testen und im Erfolgsfall zur Überwachung von Partikelfiltern einsetzen zu wollen. Der Sensor wurde im Jahr 2000 patentiert und auf die Hannover-Messe vorgestellt. 2005 wird er in Dresden auf einer Tagung über Abgasnachbehandlung vorgestellt. Eine ausführliche Publikation ist für 2006 vorgesehen. In Rahmen dieser Entwicklung wurden bisher drei Diplomarbeiten und sechs Studienarbeiten durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Senkenmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik durchgeführt. Optimierung von Wärmepumpen-Systemen durch Regelung der Wärmesenke: Ziel des Forschungsvorhabens MOSKWA ist die Entwicklung eines energie- und kosteneffizienten Mehrquellen-Wärmepumpen-Heizungssystems durch Optimierung sowohl der Quellen- als auch der Senkenseite. Umso geringer der Temperaturhub zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke ist, desto höher kann die theoretische Leistungsziffer des Wärmepumpenprozesses sein. Das Projekt wird in enger Kooperation mit der Vaillant GmbH und dem Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme durchgeführt. Am Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik werden Optimierungsmaßnahmen auf der Senkenseite betrachtet. Beim Senkenmanagement müssen die Temperaturen möglichst niedrig gehalten werden. Dies kann erreicht werden, indem die zugefügte Raumwärme immer dem tatsächlich notwendigen Bedarf angepasst wird. Hierfür sind genauere Kenntnisse über einzelne Räume bzw. Bereiche mit unterschiedlicher Nutzung notwendig. Dieser Ansatz kann durch eine adaptive Regelung verfolgt werden, die über elektronische Thermostatventile auf Einzelraumebene umgesetzt wird. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Informationen einer adaptiven Regelung aus einzelnen Räumen zusammengeführt werden und als Information an das Wärmepumpensystem zurückgeführt werden, um über eine bedarfsgerechte Heizwassertemperaturanpassung eine signifikante Effizienzsteigerung zu erzielen. Am EBC wurden bereits vereinfachte Simulationsstudien für eine adaptive Vorlauftemperatur durchgeführt, die ein Potenzial für die Primärenergieeinsparung von bis zu 7 % aufgezeigt haben. Es ist zu erwarten, dass über die Detailuntersuchungen im Rahmen dieses Projektes und die genaue Systemabstimmung noch ein deutlich größeres Einsparpotential auf der Senkenseite erbracht werden kann. Um die Temperatur auf der Quellenseite möglichst zu maximieren müssen bei der Kombination von Wärmequellen die einzelnen Quellen optimal ausgenutzt werden und somit entsprechend ihrem Temperaturniveau in den Verdampfungsprozess eingefügt werden. Die Untersuchung des Quellenmanagements erfolgt am Fraunhofer ISE in Zusammenarbeit mit der Vaillant GmbH. Das Projekt verfolgt zunächst eine Untersuchung der Wirkzusammenhänge separiert auf die Quellen- und Senkenseite und deren jeweilige Optimierung. Beide Teilbereiche werden dann in ein Gesamtsystem zusammengeführt, um ein Gesamtoptimum zu finden. Dazu wird das System in Simulationen und im Hardware-in-the-Loop Verfahren in unterschiedlichen Varianten analysiert und letztlich in einem Demonstrationsobjekt umgesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Echtzeitemulatoren für Gleichspannungskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AixControl - Gesellschaft für leistungselektronische Systemlösungen mbH durchgeführt. Für die Auslegung, Aufbau und den Testbetrieb des MS-Gleichspannungsnetz auf dem RWTH-Aachen Campus wird in diesem Vorhaben ein Echtzeitsimulator weiterentwickelt, um Hochleistungsumrichter simulieren zu können. Dabei sollen die einzelnen Anschlusspunkte des Forschungsnetzes unterschiedliche Prüfstände der RWTH Aachen in der niedrigen Megawattklasse sein, bei denen jeweils der im Prüfstand vorhandene Gleichspannungszwischenkreis über einen Gleichspannungswandler mit dem Netz verbunden wird. Um möglichst schnell in den Testbetrieb zu gelangen, sollen, soweit möglich, Standardkomponenten aus der aktuellen Produktion der assoziierten Partner im Forschungsnetz eingesetzt werden; nur einzelne Teilkomponenten müssen neu entwickelt werden. Regelungsprozeduren für einen sicheren Betrieb des Netzes müssen entwickelt und getestet werden. Dazu wird in diesem Teilprojekt ein Echtzeitsimulator weiterentwickelt, der eine einfache, automatische Codegenerierung mit einem Simulationstool ermöglicht und der letzten Endes hocheffizienten Code auf dem Echtzeitsimulator ausführt. Damit ist es möglich, die für dieses Projekt benötigten Hochleistungsumrichter in Echtzeit, z.B. in einem Hardware-in-the-loop Prüfstand, zu simulieren und den sicheren Betrieb des Netzes zu verifizieren. Die Auslegung der Regelung soll jeweils nur auf das Forschungsnetz beschränkt sein. Aus dem Testbetrieb sollen vorrangig Erkenntnisse zum Betrieb von Gleichspannungsnetzen und über das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten gewonnen werden. Die Erkenntnisse sollen eingesetzt werden, um eine Standardisierung von MS-Gleichspannungsnetzen anzustoßen. AP4 Echtzeitemulatoren für Gleichspannungskomponenten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gesamtsystemintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vaillant GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines energie- und kosteneffizienten Mehrquellen-Wärmepumpen-Heizungssystems durch Optimierung sowohl der Quellen- als auch der Senkenseite. Das Projekt verfolgt zunächst eine Untersuchung der Wirkzusammenhänge separiert auf die Quellen- und Senkenseite und deren jeweilige Optimierung. Beide Teilbereiche werden dann in ein Gesamtsystem zusammengeführt und zu einem Gesamtoptimum geführt, das neben reinen Simulationen im Hardware-in-the-Loop Verfahren in unterschiedlichen Systemvarianten analysiert und letztlich in einem Demonstrationsobjekt umgesetzt wird. Das Verbundvorhaben wird in sieben Arbeitspaketen organisiert, die anschließend im Detail dargestellt werden, in Klammern die Verantwortlichkeiten für die jeweiligen Pakete: AP 1 Definition des Gesamtsystems, Festlegung der Randbedingungen (Vaillant) AP 2 Quellenmanagement (ISE) AP 3 Senkenmanagement (RWTH) AP 4 Gesamtsystemsimulation (ISE) AP 5 'Hardware in the loop'-Untersuchungen (RWTH) AP 6 Untersuchungen im Demonstrationsobjekt (Vaillant) AP 7 Dokumentation und Verbreitung (Vaillant).
Das Projekt "Teilvorhaben: Quellenmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines energie- und kosteneffizienten Mehrquellen-Wärmepumpen-Heizungssystems durch Optimierung sowohl der Quellen- als auch der Senkenseite. Das Projekt verfolgt zunächst eine Untersuchung der Wirkzusammenhänge separiert auf die Quellen- und Senkenseite und deren jeweilige Optimierung. Beide Teilbereiche werden dann in ein Gesamtsystem zusammengeführt und zu einem Gesamtoptimum geführt, das neben reinen Simulationen im Hardware-in-the-Loop Verfahren in unterschiedlichen Systemvarianten analysiert und letztlich in einem Demonstrationsobjekt umgesetzt wird. Das Verbundvorhaben wird in sieben Arbeitspaketen organisiert, die anschließend im Detail dargestellt werden, in Klammern die Verantwortlichkeiten für die jeweiligen Pakete: AP 1 Definition des Gesamtsystems, Festlegung der Randbedingungen (Vaillant) AP 2 Quellenmanagement (ISE) AP 3 Senkenmanagement (RWTH) AP 4 Gesamtsystemsimulation (ISE) AP 5 'Hardware in the loop'-Untersuchungen (RWTH) AP 6 Untersuchungen im Demonstrationsobjekt (Vaillant) AP 7 Dokumentation und Verbreitung (Vaillant).
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