Das Projekt "Teilprojekt: MSR-Biogas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LimnoTec Abwasseranlagen GmbH durchgeführt. Um die Energieproduktion von Biogasanlagen zu maximieren, sollte es das Ziel sein, die Anlagen auf einem hohen Auslastungsgrad, von 90 Prozent und darüber, zu betreiben (z.Z. eher 70 Prozent). Analysen der bestehenden Anlagen belegen, dass der Einsatz von MSR-Technik auf Biogasanlagen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen steigert. Im beantragten Vorhaben wird ein prädiktiver Regler für Biogasanlagen entwickelt der zum einen auf der Erfassung des Prozesszustandes über neuartige miniaturisierte NIRS Sensoren basiert und zum anderen ein innovatives Konzept zur Verfolgung der eingebrachten Substarte und des Gärzustandes einzelner Biomasse 'Pakete' realisiert. Zur Erreichung der Vorhabensziele werden über detaillierte Strömungssimulationen die Fließzustände in typischen Biogasanlagen analysiert und daraus vereinfachte Transportmodelle und Konzepte zur gezielten Beeinflussung des Transportes entwickelt. Die biologischen Abbauprozesse werden durch ein spezialisiertes und detailliertes Abbaumodell beschrieben, das für die online Anwendung in ein drastisch vereinfachtes Modell überführt wird. Zur messtechnischen Erfassung des Anlagenzustandes wird an der Anpassung des miniaturisierten NIRS Sensors an die Besonderheiten von Biogasanlagen gearbeitet. Es werden entsprechende Zusammenhänge zwischen NIR Spektren und den relevanten Prozesszuständen ermittelt.. Aus den Komponenten wird ein prädiktiver Regler entwickelt, der großtechnisch erprobt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Erstellung von Elite-Ethanolweizen; NIRS-Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von W. von Borries-Eckendorf GmbH & Co. KG durchgeführt. Ausgehend von der EU-Richtlinie 'Erneuerbare Energien' soll in Deutschland bis 2020 u.a. der Anteil von Bioethanol als Benzinersatz stark erhöht werden. Heute kommt es insbesondere in Bioenergiefruchtfolgen zu einer erhöhten Belastung des Weizens mit Fusarium-Pilzen und deren Mykotoxinen, die für Pflanze und Endverbrauchergleichermaßen gefährlich sind. Dadurch ist die Zweitnutzung des Bioethanol-Weizens als Futtermittel gefährdet. Deshalb und bedingt durch das erweiterte Befallsspektrum der Pilze (Blüten- und Wurzelinfektion), ist heute die Entwicklung besser geschützter Weizenpflanzen dringend gefordert. Grundlegend für dieses Projekt ist die Verknüpfung der Genomischen Selektion mit vertieften diagnostischen Phänotypisierungen zur systemischen Krankheitsentwicklung in einem umfangreichen, diversen Weizensortiment. Dieses Sortiment aus weltweitbedeutenden Fusarium-Hotspot-Regionen ist einmalig und lässt ein vielfältiges, neues Resistenzspektrum erwarten, welches hinsichtlich effizienter Resistenzen gegen beide Hauptinfektionswege, Blüte und Wurzel, analysiert werden soll. Zum Projektende sollen neue Resistenzen, sowie Weizenlinien für Wissenschaft, Züchtung und Bioethanolgewinnung zur Verfügung stehen.
Das Projekt "Teilprojekt: Prädiktiver Regler" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Automation und Kommunikation e.V. durchgeführt. Um die Energieproduktion von Biogasanlagen zu maximieren, sollte es das Ziel sein, die Anlagen auf einem hohen Auslastungsgrad von 90 % und darüber zu betreiben (z.Z. eher 70 %). Analysen der bestehenden Anlagen belegen, dass der Einsatz von MSR-Technik auf Biogasanlagen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen steigert. Im Vorhaben wurde ein prädiktiver Regler für Biogasanlagen entwickelt, der zum einen auf der Erfassung des Prozesszustandes über neuartige miniaturisierte NIRS-Sensoren basiert und zum anderen ein innovatives Konzept zur Verfolgung der eingebrachten Substrate und des Gärzustandes einzelner Biomasse-'Pakete' realisiert.
Das Projekt "Beziehungen zwischen Nährstoffkonzentrationen, Rohfasergehalten und Isotopensignalen von Grünlandbiomasse zu Biodiversitätsmustern, Ökosystemprozessen und der Landnutzungsintensität mit Hilfe multitemporaler Daten aus Nahinfrarot Spektroskopie (NIRS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Arbeitsgruppe Biodiversität und Ökosystemforschung durchgeführt. Die AG Ökosystemforschung am Institut für Landschaftsökologie der Universität Münster beteiligt sich als Teilprojekt BIOCOMP an den Biodiversitäts-Exploratorien. Es werden kompositorische Eigenschaften und deren zeitliche Variabilität in oberirdischer Grünlandbiomasse untersucht und diese in Beziehung zu Diversitätsmustern, Ökosystemprozessen sowie Unterschieden in der Landnutzungsintensität gesetzt. Hypothesen 1. d15N in der Biomasse ist positiv mit der aktuellen und historischen Landnutzungsintensität korreliert. 2. d15N in der Biomasse ist negativ mit dem Pflanzenartenreichtum korreliert, für d13C besteht dieser Zusammenhang nicht. 3. d15N reichert sich mit sinkenden P Konzentrationen in der Biomasse ab. 4. Jährliche Schwankungen der Isotopensignale und Nährstoffkonzentrationen sind in artenreichem Grünland geringer als in artenarmem. Die Messung der Zusammensetzung von Pflanzenbiomasse ist zeit- und kostenintensiv, daher sind derartige Daten zumeist nicht in großem Umfang bzw. ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung vorhanden. Für die Deutung von Diversitätsmustern sind diese Informationen jedoch von zentraler Bedeutung. Um dies zu überwinden hat BIOCOMP in der ersten Projektphase (2009-2011) die innovative Technik der Nahinfrarot Spektroskopie (NIRS) zur günstigen und schnellen Messung der chemischen Zusammensetzung von oberirdischer Grünlandbiomasse eingesetzt. Es wurden Vorhersagemodelle für C, N, P, K, Ca, Mg sowie NDF, ADF und ADL entwickelt. Das Fortsetzungsprojekt (2011-2014) wird darüber hinaus Kalibrationen für d15N und d13C entwickeln und die bereits vorhandenen Vorhersagemodelle nutzen, um einen fünfjährigen Datensatz für alle 150 Experimentierplots im Grünland zu generieren. Dazu werden die Kalibrationen zur Messung bereits existierender sowie neuer Proben angewandt. Die Kalibrationsmodelle können auch von anderen Teilprojekten in den Biodiversitäts Exploratorien für schnelle und günstige Messungen der chemischen Zusammensetzung von Grünlandbiomasse sowie stabiler Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotopen genutzt werden, was vielfältige Möglichkeiten der synthetischen Datenauswertung eröffnet.
Das Projekt "Teilprojekt: NIR-Sensorik zur Biogasanlagenregelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme durchgeführt. Um die Energieproduktion von Biogasanlagen zu maximieren, sollte es das Ziel sein, die Anlagen auf einem hohen Auslastungsgrad, von 90 Prozent und darüber, zu betreiben (z.Z. eher 70 Prozent). Analysen der bestehenden Anlagen belegen, dass der Einsatz von MSR-Technik auf Biogasanlagen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen steigert. Im beantragten Vorhaben wird ein prädiktiver Regler für Biogasanlagen entwickelt der zum einen auf der Erfassung des Prozesszustandes über neuartige miniaturisierte NIRS Sensoren basiert und zum anderen ein innovatives Konzept zur Verfolgung der eingebrachten Substarte und des Gärzustandes einzelner Biomasse 'Pakete' realisiert. Zur Erreichung der Vorhabensziele werden über detaillierte Strömungssimulationen die Fließzustände in typischen Biogasanlagen analysiert und daraus vereinfachte Transportmodelle und Konzepte zur gezielten Beeinflussung des Transportes entwickelt. Die biologischen Abbauprozesse werden durch ein spezialisiertes und detailliertes Abbaumodell beschrieben, das für die online Anwendung in ein drastisch vereinfachtes Modell überführt wird. Zur messtechnischen Erfassung des Anlagenzustandes wird an der Anpassung des miniaturisierten NIRS Sensors an die Besonderheiten von Biogasanlagen gearbeitet. Es werden entsprechende Zusammenhänge zwischen NIR Spektren und den relevanten Prozesszuständen ermittelt.. Aus den Komponenten wird ein prädiktiver Regler entwickelt, der großtechnisch erprobt wird.
Das Projekt "KMU-innovativ -Entwicklung leistungsfähiger und praxisgerechter Mess-, Steuerungs- und Regelkonzepte für Biogasanlagen, Teilprojekt: CFD-Berechnungen für Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FlowConcept GmbH durchgeführt. Vorhabensziel: Um die Energieproduktion von Biogasanlagen zu maximieren, sollte es das Ziel sein, die Anlagen auf einem hohen Auslastungsgrad, von 90 Prozent und darüber, zu betreiben (z.Z. eher 70 Prozent). Analysen der bestehenden Anlagen belegen, dass der Einsatz von MSR-Technik auf Biogasanlagen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen steigert. Im beantragten Vorhaben wird ein prädiktiver Regler für Biogasanlagen entwickelt der zum einen auf der Erfassung des Prozesszustandes über neuartige miniaturisierte NIRS Sensoren basiert und zum anderen ein innovatives Konzept zur Verfolgung der eingebrachten Substarte und des Gärzustandes einzelner Biomasse 'Pakete' realisiert. Zur Erreichung der Vorhabensziele werden über detaillierte Strömungssimulationen die Fließzustände in typischen Biogasanlagen analysiert und daraus vereinfachte Transportmodelle und Konzepte zur gezielten Beeinflussung des Transportes entwickelt. Die biologischen Abbauprozesse werden durch ein spezialisiertes und detailliertes Abbaumodell beschrieben, das für die online Anwendung in ein drastisch vereinfachtes Modell überführt wird. Zur messtechnischen Erfassung des Anlagenzustandes wird an der Anpassung des miniaturisierten NIRS Sensors an die Besonderheiten von Biogasanlagen gearbeitet. Es werden entsprechende Zusammenhänge zwischen NIR Spektren und den relevanten Prozesszuständen ermittelt.. Aus den Komponenten wird ein prädiktiver Regler entwickelt, der großtechnisch erprobt wird.
Das Projekt "Beziehungen zwischen Biodiversitätsmustern und kompositorischen Eigenschafen von Graslandvegetation mit Hilfe von Nahinfrarot-Spektroskopie - BioComp" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Arbeitsgruppe Biodiversität und Ökosystemforschung durchgeführt. Die AG Ökosystemforschung hat sich als Teilprojekt BioComp mit zweijähriger Laufzeit (2009-2011) an den Biodiversitätsexploratorien beteiligt. Wir haben kompositorische Eigenschaften von Graslandvegetation untersucht und diese in Bezug zu Diversitätsmustern und Unterschieden in der Landnutzungsintensität gesetzt. Biomasseernte2009 und 2010 wurden Biomasseproben auf den 150 Experimentierplots der drei Exploratorien im Grünland genommen. Auf Basis der Proben aus 2009 wurden NIRS Kalibrationsmodelle zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes, zur Quantifizierung von Pflanzennährstoffen (N, P, K, Ca, Mg) und für die Rohfaserzusammensetzung (NDF, ADF, ADL) entwickelt. Diese kommen jetzt zur schnellen und kostengünstigen Messung unbekannter Proben zum Einsatz. Daneben wurde ein Verfahren entwickelt, das unter Wahrung der hohen Messgenauigkeit mit erheblich weniger Probenmaterial auskommt. PhosphorusNährstoffgehalte in der oberirdischen Biomasse des untersuchten Wirtschaftsgrünlands haben sich als guter Indikator für die Diversität an Gefäßpflanzen - insbesondere Arten der Roten Liste - sowie für die Landnutzungsintensität erwiesen. Insbesondere der P-Verfügbarkeit konnte eine zentrale Rolle beigemessen werden. Rohfasergehalte zeigten hingegen nur einen schwachen Zusammenhang zum Artenreichtum und erstaunlicher Weise auch zur Intensität der Landnutzung. Als 'Nebenprodukt' unserer Untersuchungen zu Mustern von kompositorischen Merkmalen der Biomasse in Beziehung zur Artenvielfalt und der Landnutzungsintensität konnten mit der NIRS Technologie auch Vorhersagemodelle für Ellenberg-Zeigerwerte ermittelt werden. Insbesondere die Ellenberg-Stickstoffzahl korrespondierte mit der P-Konzentration in der oberirdischen Biomasse. Für Wirschaftsgrünland ist es also besser von der Ellenberg-Nährstoffzahl zu sprechen. Letztlich wurde auch gezeigt, dass über die spektralen Eigenschaften der Biomasse Ellenberg-Zeigerwerte eine messbare Größe sind.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Durchführung von Feldversuchen sowie Rohstoffaufbereitung, -bewertung und -verarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Fachgebiet Hefegenetik und Gärungstechnologie (150f) durchgeführt. Ziel der geplanten Forschungsarbeiten ist, die genetischen Parameter wie Varianz und Umwelteinflusse für die technologisch wichtigen Merkmale für die Ethanolproduktion bei den Getreidearten Winterweizen, Wintertriticale und Winterroggen zu verifizieren. Weiterhin steht die praxisorientierte Konsolidierung der entwickelten NIRS Methoden durch Kalibration und Validierung unter verschiedenen Umweltbedingungen an. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Überprüfung von erfolgversprechendem Zuchtmaterial im Technikumsmaßstab und Analyse Brennerei-technologische Parameter, die eine einfache Beurteilung des Pflanzenmaterials im Zuchtprozess erlauben. Die erforderlichen Kornproben werden in Feldversuchen in Hohenheim und Braunschweig generiert. Durch das Bundessortenamt, die beteiligten Züchter und die Landessaatzuchtanstalt (Universität Hohenheim) wird genetisch breites Kornprobenmaterial aus aktuellen Züchtungsprogrammen bereitgestellt. Hierzu werden die Ertragsleistung, die Inhaltsstoffe und die Ethanolausbeuten bestimmt. Sämtliches Material fließt in die Weiterentwicklung der NIRS ein, um eine robuste, breit in der Praxis anwendbare Schätzgleichung entwickeln zu können.
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