Das Projekt "Numerische Untersuchung eines neuen Konzepts zur Lastenkontrolle von Windenergieanlagen in atmosphärischer turbulenter Zuströmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. Um die Energieausbeute zu erhöhen wurden in den vergangenen Jahren Windenergieanlagen mit zunehmend größerem Rotordurchmesser entwickelt. Eine weitere signifikante Vergrößerung der Rotoren erfordert die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien, um einen überproportionalen Anstieg von Gewicht und Herstellungskosten zu vermeiden und die Energie-Erzeugungskosten zu senken. Das gemeinsame Ziel des Forschungsschwerpunktes besteht in der Entwicklung und Bewertung innovativer Konzepte zur Lastenkontrolle. Im beantragten Teilvorhaben soll eine hochgenaue CFD-basierte Berechnungskette weiterentwickelt und zur Berechnung der instationären Lasten einer Windenergieanlage mit bzw. ohne aktivierter Lastenkontrolle angewendet werden. Dabei soll eine realitätsnahe atmosphärische Zuströmung mit zeitlich aufgelöster Turbulenz betrachtet werden. Die Komplexität der betrachteten Konfiguration sowie der Zuströmung wird dabei sukzessive erhöht, um spezifische Einflüsse gezielt untersuchen zu können, Vergleiche mit Windkanalversuchen der Univ. Oldenburg und der TU Darmstadt zu ermöglichen und schließlich Daten zur Verbesserung vereinfachter Berechnungsverfahren der TU Berlin und der TU Darmstadt zu liefern. Da sich die Windkanalversuche nur im Modellmaßstab durchführen lassen wird das entwickelte numerische Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit des Lastenkontrollkonzepts für eine generische Anlage im Original-Maßstab unter atmosphärischen Bedingungen genutzt.
Das Projekt "HoLeGaMo: Erforschung und Entwicklung eines effizienten Hochleistungs-Gasmotors für den industriellen Einsatz in stationären und instationären Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DEUTZ AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, bei Projektende einen monovalenten Erdgasmotor unter Verwendung des ottomotorischen Brennverfahrens als Antriebsmaschine für schwere industrielle Einsätze dargestellt zu haben. Es soll ein energieeffizientes und sehr schadstoffarmes Brennverfahren (besser als EU Stufe IV und Stufe V) mit hoher Leistungsdichte (ca. 30 kW/dm3) entwickelt werden. Im Vergleich zu Dieselmotoren weisen Ottomotoren, insbesondere in der Motorteillast, einen deutlich höheren Kraftstoffverbrauch auf. Durch die Verwendung einer intelligenten Ventilsteuerung soll dieser Verbrauchsnachteil minimiert werden. Die neuartigen Ventile der Firma NONOX ermöglichen eine nahezu drosselfreie Laststeuerung und damit eine deutliche Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades. Im Rahmen des Projektes ist es geplant, einen Demonstrator aufzubauen und diesen anhand von Motorprüfstandversuchen zur Validierung des Lastenhefts zu vermessen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Physikalische Charakterisierung und Validierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. München durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die grundständige Untersuchung der Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit holzfaserbasierter Dämmstoffe von der Mikrostruktur des Materials. Auf eine im Projekt zu erstellende, detaillierte morphologische Modellierung auf Basis von myCT werden zu entwickelnde Algorithmen zur Modellierung der Wärmeübertragung angewandt, die neben der Wärmeleitung durch den Feststoffanteil auch Strahlung und Konvektion berücksichtigen. Die Modelle werden durch umfangreiche Messungen an einer breiten Materialvariation validiert. Mit Methoden des virtuellen Materialdesigns werden Potentiale zur Minimierung der Wärmeleitfähigkeit detektiert. Durch eine präzise Dokumentation der Produktionsparameter während der Probenherstellung werden während der Projektlaufzeit Korrelationen zwischen der Faser- und Werkstoffstruktur und den Herstellbedingungen gesucht, durch deren Kenntnis die Produktion von gezielt veränderten Faser- und Werkstoffstrukturen ermöglicht wird. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Verbundpartner wird eine umfassende Aufklärung der Zusammenhänge zwischen den Produktionsparametern, der Fasermorphologie, den Struktureigenschaften des Materials und der daraus resultierenden Wärmeleitfähigkeit erwartet. Die Arbeiten im Teilvorhaben 1 umfassen neben der Projektkoordination die physikalische Charakterisierung der Rohstoffe, Fasertypen und Plattenmaterialien hinsichtlich granulometrischer, thermischer, strömungsdynamischer und mechanischer Eigenschaften. Im Weiteren werden auch Untersuchungen zum thermischen Verhalten unter instationären Temperaturbedingungen bei baupraktischen Feuchten durchgeführt. Die Untersuchungen dienen der initialen Charakterisierung, zur Modellvalidierung sowie der Überprüfung der Ergebnisse der optimierten Versuchsmaterialien. Außerdem werden in Zusammenarbeit mit dem Teilvorhaben 2 die Modelle zur rechnerischen Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit unter Berücksichtigung von Klebestellen und Wärmestrahlung weiterentwickelt.
Das Projekt "Instationärer Betrieb eines Wasserelektrolyseurs zur Bereitstellung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff: Hierüber wird die Verknüpfung zwischen den Industriezweigen der Energie-, Stahl- und Chemie-Branche ermöglicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp AG, Corporate Function Technology - Innovation & Sustainability durchgeführt. Die Integration von Elektrolyseuren im nicht kontinuierlichen Betrieb in ein cross-industrielles Netzwerk ist ein innovatives und mit hohen Risiken verbundenes Vorhaben. Die im Projekt Carbon2Chem erforderlichen Wasserstoffmengen liegen größenordnungsmäßig zwischen einigen hunderttausend und einer Million Nm3 H2 pro Stunde. D.h. eine Anlage im GW Maßstab ist an einem Standort denkbar und begründet den notwendigen technischen und wirtschaftlichen Scale-Up-Prozess, im Anschluss an die Entwicklungsvorhaben, um signifikante Aussagen zum späteren realen Betrieb in einem Stahlwerk vornehmen zu können. Bei der Realisierung dieser Größenordnungen entsteht ein Bedarf an signifikanten Lösungsansätzen zur Integration Erneuerbarer Energien und zur Netzstabilisierung einer ganzen Region. Als besonderes Merkmal des zu errichtenden Technikums ist die maximale Leistungsaufnahme des Elektrolyseurs zu betrachten, der zu Beginn eine Baugröße von bis zu 10 MW erreichen soll. Anhand der Ergebnisse aus dem Leitprojekt L0 und den Laborversuchen zur Belastbarkeit unterschiedlicher Elektrolysesysteme werden das detaillierte Versuchsprogramm und die Betriebsweise festgelegt. Die Leistungsklasse des Systems erlaubt die Skalierung in den Großmaßstab (Zielszenarien von 100 MW) in Abhängigkeit von den Ergebnissen aus Arbeitspaket L0. Im Projekt sollen die nötigen Sicherheits- und Zulassungsfragen mit erarbeitet werden. Die Wasserelektrolyse muss am Ende sowohl der schwankenden Elektrizitätserzeugung der erneuerbaren Energien (Photovoltaik und Windkraft), als auch längerem Vollastbetrieb gewachsen sein. Daraus leiten sich die wesentlichen Fahrweisen des Technikumselektrolyseurs wie konstanter, intermittierender und Wechsellast Betrieb ab.
Das Projekt "Transienten-Untersuchungen in der PKL-Versuchsanlage - PKL IIIi Systematische Untersuchungen zu T/H Phänomenen und Experimentelle Absicherung von Abfahrprozeduren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AREVA GmbH durchgeführt. Im Mittelpunkt des Versuchsprogramms PKL IIIi stehen experimentelle Untersuchungen in der Integralversuchsanlage PKL zum Systemverhalten von DWR unter Störfallbedingungen einschließlich der Wirksamkeit von Gegenmaßnahmen. Die vorgeschlagenen Versuche beinhalten folgende Schwerpunktthemen: - Parametrische Untersuchungen zu thermohydraulischen Vorgängen zur Modellentwicklung und Validierung von T/H-Systemcodes - Experimentelle Absicherung/Verifikation von Prozeduren und Fahrweisen bei unterschiedlichen Ereignissen und Störfällen; Die vorgeschlagenen Versuchsthemen stellen aktuelle Sachgebiete dar, die entweder eine vergrößerte bzw. dezidierte experimentelle Datenbasis zur Analyse und Validierung der Berechnungsmodelle erfordern, oder zu denen für eine Sicherheitsbewertung noch Fragestellungen und offene Punkte vorliegen. Insbesondere wurde das Versuchsprogramm mit nationalen (GRS) und internationalen (OECD-Länder) Projekt-Partnern diskutiert und abgestimmt. Das Versuchsprogramm mit 9 Versuchen beginnt mit einer 4-monatigen Anlagenrevision. Die anschließende Versuchsabwicklung besteht pro Versuch aus Erstellen der abgestimmten Spezifikation, ggf. Anpassung von HW und SW an die jeweiligen Versuchsrandbedingungen, Durchführung sowie Auswertung der Versuche und Dokumentation der Ergebnisse. Das vorgeschlagene Versuchsprogramm umfasst folgende Untersuchungsthemen: - Parametrische Untersuchungen zur Modellentwicklung für Phänomene mit Zweiphasenströmung bei Kühlmittelverlust(KMV)-Störfall mit großem Leck - Parametrische Studien zu thermohydraulischen Phänomenen bei KMV mit mittlerem oder kleinem Leck - Studien zur Inhärenten Borverdünnung - Experimentelle Absicherung von Abfahrprozeduren - Parametrische Untersuchungen zur Boranreicherung nach KMV mit großem Leck; Erste Versuchsergebnisse werden den Projektpartnern in regelmäßig stattfindenden Treffen der PKL Arbeitsgruppen vorgestellt.
Das Projekt "Modellierung des Post-Dryout-Wärmeübergangs und der Wiederbenetzung an Brennstäben unter SWR- und DWR- relevanten Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Fusionstechnologie und Reaktortechnik (IFRT), Bereich Innovative Reaktorsysteme durchgeführt. Für die Sicherheitsanalyse eines Leichtwasserreaktors spielt der Wärmeübergang vom Brennstab auf das Kühlmedium nach der Siedekrise (Post-Dryout, PDO) eine wichtige Rolle. Der Post-Dryout-Wärmeübergang bestimmt u.a. das Versagen des Hüllrohres. Eine Vielzahl von empirischen Modellen zur Beschreibung des PDO-Wärmeübergangs, die in Sicherheitsanalyseprogrammen verwendet werden, weichen jedoch teils erheblich voneinander ab. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Verbesserung und/oder die Entwicklung der Modellierung des PDO-Wärmeübergangs und der Wiederbenetzung. Dafür muss eine grundlegende experimentelle Datenbasis für die Weiterentwicklung und Validierung vorhandener und/oder neuer Modelle erweitert werden. Neue Temperaturmesstechnik und Visualisierungstechnik ermöglichen die Erfassung des thermischen Ungleichgewichts sowie die Visualisierung des Strömungsmusters und somit ein verbessertes Verständnis der physikalischen Vorgänge des PDO-Wärmeübergangs und der Wiederbenetzung. Die Aufgaben innerhalb des Vorhabens sind: Experimentelle Ermittlung des thermischen Ungleichgewichts, des Strömungsmusters und des Wärmeübergangskoeffizienten im PDO-Bereich und der Wiederbenetzung im stationären Zustand und mit Transienten. Durch optische Visualisierungstechnik werden physikalische und für PDO-Wärmeübergang und Wiederbenetzung relevante Vorgänge erkannt. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die Entwicklung neuer Modelle. Im theoretischen Teil werden Modelle zur Beschreibung des PDO-Wärmeübergangs und der Wiederbenetzung erstellt sowie Skalierungsmodelle entwickelt, mit deren Hilfe die Ergebnisse von Freon R-134a auf Wasser übertragen werden können. Zusammenfassend ergeben sich folgende Zielsetzungen: 1) Experimentelle Untersuchungen zum PDO-Wärmeübergang und der Wiederbenetzung unter stationären und transienten Bedingungen mit Schwerpunkt auf Phasenverteilung, Flüssigkeitstropfentransport und Dampftemperatur 2) Modellentwicklung für den PDO Wärmeübergang, die Wiederbenetzung und der Fluid-zu-Fluid Umrechnung unter Beachtung des thermischen Ungleichgewichts und des Strömungsmusters mit anschließender Validierung 3) Entwicklung eines Wiederbenetzungsmodells für prototypische Brennstäbe.
Das Projekt "Forschung und Entwicklung spektroskopischer und berührungsloser Messverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung einer instationären Methode, welche mit Hilfe bildgebender Systeme die Ermittlung der Haftungseigenschaften keramischer Wärmedämmschichten (englisch: Thermal Barrier Coatings, TBCs) für den Einsatz in Kraftwerksturbinen ermöglicht. Dazu werden am ZAE Bayern die Zusammenhänge zwischen der Haftung bzw. Delamination von Schichten und der Temperatur- bzw. Reflexionsgradänderung untersucht und qualitativ erfasst. Die zu entwickelnde Methode kann sowohl bei der Schichtherstellung als auch während des Betriebs der Turbinen eingesetzt werden. Durch eine Verbesserung der Schichteigenschaften können höhere Betriebstemperaturen gefahren werden, was den Wirkungsgrad der Turbine und damit deren Energieeffizienz erhöht. Die zerstörungsfreie Überwachung der Schichten reduziert außerdem die Anzahl der Wartungsintervalle in denen die Turbine stillsteht und die Schaufeln evtl. ausgetauscht werden müssen, wodurch auch die Ressourcen- und Kosteneffizienz erhöht wird. Die Arbeiten des ZAE Bayern umfassen im Wesentlichen die spektrale Charakterisierung der optischen und infrarot-optischen Eigenschaften von TBCs, um die Kamerasysteme auf die verschiedenen Spektralbereiche anzupassen, die experimentelle Bestimmung von Heizparametern zur Induzierung einer Temperaturvariation, die theoretische Modellierung des Zusammenhangs von Haftungs-, Temperatur- und Reflexionsgradänderungen, sowie die Charakterisierung von Schichtsystemen mit dem im Vorhaben entwickelten Messverfahren. Die Aktivitäten des ZAE Bayern ergänzen dabei die der FHWS synergetisch. Während der Schwerpunkt der FHWS auf zweidimensional messenden Kamerasystemen liegt, wird das ZAE Bayern punktuelle, spektral-auflösende Verfahren zur umfassenden Charakterisierung der keramischen Wärmedämmschichten einsetzen. Darüber hinaus werden am ZAE Bayern Messungen zur Erfassung der Delamination von Schichten an den von Rauschert präparierten Proben durchgeführt.
Das Projekt "Koordination und grundlegende Forschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt, Abteilung Schweinfurt, Fakultät Elektrotechnik durchgeführt. Es wird eine Methode entwickelt, die mit thermischer Anregung eine flächige Bestimmung der Schichthaftung ermöglicht. An vom Projektpartner Rauschert gefertigten Schichten wird durch instationäre Untersuchungsmethoden der Zusammenhang zwischen Haftung und Temperatur bzw. Reflexionsgradänderung untersucht. Dazu kommt ein Messverfahren zum Einsatz, das auf kurzer An-regung beruht. Eine ähnliche Methode zur Untersuchung von Kontaktwiderständen ist vom Antragsteller bereits beschrieben und an Modellproben eingesetzt worden. Diese, für punktförmig messende Systeme etablierte Methode soll jetzt auf zweidimensional messende Kamerasysteme übertragen werden, um die Untersuchung flächiger Proben zu ermöglichen. Schwerpunkt wird die qualitative Quantifizierung der Effekte auf einer großen Fläche sein und erst in zweiter Linie soll eine Korrelation der Ergebnisse mit einem physikalischen Modell erfolgen. Die Methode soll für Kamerasysteme vom visuellen bis mittleren IR-Bereich einsetzbar und daher für unterschiedliche Schichtsysteme anwendbar sein. Die Arbeiten der FHWS umfassen die Charakterisierung der Kamerasysteme und deren Einsatz zur Schichtcharakterisierung, die Entwicklung geeigneter Heizverfahren, die Analyse des Zusammenhangs zwischen den Temperatur- und Reflexionsgradänderungen und den Haftungseigenschaften der TBCs sowie die Charakterisierung von Schichtsystemen mit dem entwickelten Verfahren. Die Arbeiten der FHWS ergänzen die des ZAE Bayern synergetisch. Während der Schwerpunkt des ZAE Bayern auf punktuellen, spektralen Verfahren liegt, beschäftigt sich die FHWS mit zweidimensional messenden Kamerasystemen zur bildgebenden Analyse der Haftungseigenschaften. Daneben werden an der FHWS Messungen zur Erfassung der Delamination von Schichten an den präparierten Proben und mit den optimierten Kamerasystemen durchgeführt. Die Ergebnisse fließen schließlich in eine Optimierung der Schichten ein. Durch die FHWS erfolgt die Koordination des Gesamtprojektes.
Das Projekt "Vertiefte Validierung ATHLET und ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des angebotenen Vorhabens ist die Erhöhung des Validierungsstandes des Programmsystems ATHLET/ATHLET-CD durch Überprüfung der weiterentwickelten und ertüchtigten Modelle anhand geeigneter Einzeleffekt- und Integraltests sowie Reaktoranwendungen. Durch die Analyse und Bewertung der erzielten Ergebnisse kann der Gültigkeitsbereich einzelner Modelle sowie deren Zusammenwirken für ein breites Spektrum von Betriebszuständen, Transienten, Störfällen und auslegungsüberschreitenden Ereignissen bestimmt und ggf. erweitert werden. Auf Basis des aktuellen Standes der Entwicklungsarbeiten, aktueller Fragestellungen aus Versuchsprogrammen und der ATHLET- und ATHLET-CD-Validierungsmatrizen, die sich an den von internationalen Expertengruppen der OECD erarbeiteten CSNI-Validierungsmatrizen anlehnen, werden die Versuche ausgewählt, die für die Validierungsanalysen herangezogen werden. Durch diese Auswahl ist eine zielgerichtete Überprüfung und Absicherung des Programmsystems gewährleistet, wodurch Modellschwächen identifiziert und Lösungsansätze für Programmverbesserungen erarbeitet werden können. Neben der internen Validierung soll das Vorhaben die Mitarbeit in versuchsbegleitenden Arbeitsgruppen und in internationalen Gremien wie auch die Koordination der externen Validierung durch Institutionen außerhalb der GRS umfassen. Hierdurch fließen aktuelle Entwicklungen wie auch Anwendererfahrungen in die Absicherung und Erhöhung des Validierungsstandes von ATHLET/ATHLET-CD ein. Simulationen mit ATHLET: - Thermohydraulik LWR - Mehrdimensionale Strömungen - Neue Medien - ATHLET für Fusion Simulationen mit ATHLET-CD: - Kernzerstörungsphase - Unteres Plenum - Anlagenrechnungen Querschnittsaufgaben und Dokumentation.
Das Projekt "Vorhaben: Modellierung des instationären Motor- und Schiffsverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinmetall Electronics GmbH durchgeführt. Globales Ziel des Projektes ist die Reduktion von Brennstoffverbrauch und schädlichen Emissionen in der Seeschifffahrt durch effizienteres und vorausschauendes Manövrieren. Erreicht werden soll dieses globale Ziel in zweierlei Hinsicht: - zum einen durch neuentwickelte Systeme und Prozesse zur Überwachung, Optimierung, Berichterstattung und Nachweisführung von Brennstoffverbrauch und insbesondere CO2 Emissionen, - zum anderen durch die Modellierung des transienten Maschinenbetriebs und Integration dieses Teilsystems in das Gesamtsystem Schiff. Ziel des RDE-Vorhabens ist, die im Arbeitspaket 1 entwickelten theoretischen Modelle zu Brennstoffverbrauch und Emissionen in einen Softwarecode zu konvertieren, diesen in vorhandene Systemsoftware zur Simulation von thermodynamischen Verbrennungsprozessen zu integrieren, auf Funktionsfähigkeit hin zu testen und zu verifizieren. Dafür sind umfangreiche Programmiertätigkeiten notwendig, vom Softwaredesign bis hin zum Umsetzen der Algorithmen in Softwarecode. Nach der Implementation der neuen Algorithmen in die bestehende Software des Maschinensimulators des Maritimen Simulationszentrums Warnemünde (SES MSCW), wird anhand der neuen Algorithmen in einer iterativen Testreihe der simulierte Kraftstoffverbrauch sowie die damit verbundenen Emissionen mit realen Tests verglichen, mit dem Ziel, die entwickelten Simulationsalgorithmen möglichst an die Realität heranzuführen.
| Origin | Count |
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| Bund | 47 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 47 |
| License | Count |
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| offen | 47 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 46 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 13 |
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| Boden | 23 |
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