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Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz - Teilvorhaben: Begleitforschung Soultz Phase I - Untersuchung der Auswirkung von HDR-Systemen und Weiterentwicklung von T/P-Messsystemen; Übertrag der Ergebnisse des HDR-Standortes Soultz auf weitere Standorte

Das Projekt "Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz - Teilvorhaben: Begleitforschung Soultz Phase I - Untersuchung der Auswirkung von HDR-Systemen und Weiterentwicklung von T/P-Messsystemen; Übertrag der Ergebnisse des HDR-Standortes Soultz auf weitere Standorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geothermik Consult Kappelmeyer Karlsruhe durchgeführt. Untersuchung der Auswirkung von HDR-Systemen auf die Nachbargesteinsformationen. Weiterentwicklung von faseroptischen Temperatur- und Druckmesssystemen und deren Test unter HDR-Bedingungen. Studie zur Übertragbarkeit der Ergebnisse aus Soultz-sous-Forets auf weitere Standorte im Oberrheingraben. Diese Aufgaben stehen in einem engen Verbund mit den Projektpartnern und dienen der Weiterentwicklung und der Umsetzung der HDR-Technologie in einen industriell verwertbaren Maßstab. Um die Auswirkungen eines HDR-Systems auf die benachbarten Gesteinsformationen zu untersuchen, werden die Druckschwankungen in den Beobachtungsbohrungen am Standort Soultz aufgezeichnet und interpretiert. Die Messungen erfolgen während des gesamten Projektzeitraumes und werden während hydraulischer Experimente in den Hauptbohrungen intensiviert. Die Ergebnisse werden hinsichtlich konkurierender Nutzung des Untergrundes Trinkwasser-/ Energiegewinnung bewertet. - Langzeittests von faseroptischen Temperatur- und Druckmesssystemen unter HDR-Bedingungen während des gesamten Zeitraumes - Machbarkeitsstudien für weitere Standorte in Oberrheingraben Die industrielle Verwertung der Ergebnisse erfolgt durch die EWIV

Development of Optical Remote Sensing Instruments for volcanological Applications DORSIVA

Das Projekt "Development of Optical Remote Sensing Instruments for volcanological Applications DORSIVA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. The objectives of this project are to develop robust and reliable optical remote sensing instruments and measurement strategies for surveillance of volcanic gas emissions, and to test and demonstrate their use in field experiments. A major goal of the project is to provide a monitoring capability for remote and automated measurement of volcanic gas ratios and fluxes of SO2, HCl and HF with high temporal resolution, (1-5 minutes). This will represent a major advance in the toolkit of volcano observatories. It will also be highly significant to research teams interested in linking volcanic degassing to geophysical signals since it has never been possible before to obtain volcanic gas fluxes at comparable temporal resolution to seismic and geodetic data streams. The field data sets we shall obtain will provide important new insights into the plumbing system of the target volcanoes (expected to be Soufriere Hills Volcano, Montserrat, and Mount Etna, Italy) through integration of multi-parameter observations and modelling efforts. Why measure volcanic gases? Measurements of volcanic gases are of scientific importance for several reasons: Total emissions and relative concentrations of volcanic gases are important parameters for hazard assessment and risk mitigation. The project comprises development of two different types of optical remote sensing instruments, development of methodologies and measurement strategies based on these instruments, addressing specific volcanological applications, and testing and demonstration of these methodologies in field-experiments. All the suggested optical methods are based on absorption spectroscopy. Two principal different sources of radiation will be exploited in the project; scattered Sunlight and Solar occultation. Additionally, two principal different measurement strategies will be utilized; active measurements from mobile platforms, and automatic measurements using static remotely located systems. These two strategies are reflected in various hardware configurations. In the scattered Sunlight systems light scattered by molecules and aerosols are used with viewing geometries ranging from zenith to horizon. These systems are relatively independent of cloud cover, have flexible viewing geometries but are limited to the UV-region and are affected by various scattering phenomena. These systems are limited to measurements of SO2 and possibly BrO. In the Solar occultation system an active mirror system, a Solar tracker, directs the direct Sunlight into the spectrometer. These systems are limited to relatively clear skies and have restricted viewing geometry, but can be used over the whole region UV-VIS-IR and are less affected by scattering phenomena. With these systems SO2, HCl, HF and possibly BrO and CO2 can be measured. An important part of the project is to develop measurement strategies that address the specific applications related to volcanic gas measurements.

Untersuchung Thermischer Expansions-Effekte (TEE) in Tonformationen

Das Projekt "Untersuchung Thermischer Expansions-Effekte (TEE) in Tonformationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBE TECHNOLOGY GmbH durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht in der Charakterisierung des Effektes der thermischen Expansion der Tonformation auf die Deformation benachbarter Hohlräume anhand von Messungen mit faseroptischen Systemen und begleitenden numerischen Berechnungen. Gleichzeitig soll der Eignung der von DBE entwickelten faseroptischen Sensoren in der Tonformation demonstriert werden. Die in Computerprogrammen für sicherheitstechnische Auslegungsberechnungen verwendeten Stoffgesetze werden erweitert. Dazu werden sowohl standortspezifische als auch Literaturdaten zusammengestellt. Mit Hilfe von Auslegungsberechnungen werden die zu erwartenden Expansionseffekte ermittelt und die Messbereiche der Sensoren spezifiziert. Parallel dazu wird die korrekte Funktion der faseroptischen Sensoren im Vergleich mit konventionellen Systemen überprüft. Die faseroptischen Sensoren bieten eine gute Möglichkeit, das thermische Expansionsverhalten in-situ zu erfassen. Die Systementwicklung ist weit fortgeschritten und erste Tests unter in-situ Bedingungen konnten erfolgreich durchgeführt werden. Die notwendige Adaption an das Verhalten der Tonformation stellt ein geringes Risiko dar.

Messtechnische und modelltheoretische Untersuchungen zum THM-Verhalten einer Bentonit-Barriere im Bereich des Phasenübergangs der Porenflüssigkeit unter Einsatz faseroptischer Technologie im Rahmen von Versuchen im URL Äspö

Das Projekt "Messtechnische und modelltheoretische Untersuchungen zum THM-Verhalten einer Bentonit-Barriere im Bereich des Phasenübergangs der Porenflüssigkeit unter Einsatz faseroptischer Technologie im Rahmen von Versuchen im URL Äspö" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBE TECHNOLOGY GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, faseroptische Temperatur-, Totaldruck- und Porenwasserdruck-Sensoren, die aus unterschiedlichen Materialien (Titan und Edelstahl) gefertigt und instrumentiert sind, im Rahmen der auf mindestens 5-10 Jahre angesetzten Versuche im URL Äspö einem in-situ Langzeittest unter hohen Temperaturen und in korrosiver Umgebung zu unterziehen. Die Messungen sollen modelltheoretisch begleitet werden, um die gemessenen Werte im Modell nachvollziehen und somit das Verständnis bezüglich des thermo-hydro-mechanischen Verhaltens des Barrierematerials verbessern zu können. Nach der Installation erfolgt eine kontinuierliche Erfassung und Dokumentation der Messdaten. Die Aufsättigung des Barrierematerials wird rechnerisch simuliert und mit den gemessenen Drucken analysierend verglichen. Es ist geplant, die Sensoren rückzuholen und abschließen hinsichtlich ihrer langzeitlichen Einsetzbarkeit in Barrierematerial zu analysieren. Die große Erfahrung des Antragstellers im Bereich faseroptischer Technologie und THM-Modellierung ist eine Gewähr für die erfolgreiche Durchführung dieses Vorhabens.

Teilvorhaben: OMSI Optikmodul und Systemintegration/ PAP Probennahme, Abscheidung und automatisierte Probenpräperation

Das Projekt "Teilvorhaben: OMSI Optikmodul und Systemintegration/ PAP Probennahme, Abscheidung und automatisierte Probenpräperation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Erforschung eines Online-Monitors für den Nachweis gesundheitlich relevanter Aerosolpartikel am Beispiel luftgetragener Pollen und Sporen. Diese luftgetragenen Bestandteile sollen über ein Probennahmesystem aus der Umgebungsluft entnommen und über ein Filter einem optischen Analysesystem zugeführt werden. Die Identifikation der verschiedenen Aerosolpartikel erfolgt auf der Basis einer Fluoreszenzanalyse über eine dreidimensionale Formerkennung. IPM erarbeitet in enger Zusammenarbeit mit den Partnern ein vollautomatisches feldtaugliches mikroskopisches Analysesystem. Für die vollständige Analyse der gesamten Filterfläche wird durch IPM eine präzise und robuste mechanische Probenverschiebung realisiert. Die verschiedenen Module (z.B. Probennahme-, Probentransport-, optische Analyseneinheit) werden zu einem Gesamtsystem zusammengeführt. Die Erarbeitung des Partikelmonitors soll die Voraussetzungen für eine Information der Öffentlichkeit über den aktuellen Pollen- und Sporenflug schaffen. Nach erfolgreichem Abschluss des Vorhabens ist nach einer Produktentwicklungsphase eine Vermarktung des Gesamtsystems durch ESM Anderson geplant.

Grundlagenuntersuchungen zum Karitationseinfluss auf den primären Strahlbaufbruch bei der Hochdruckzerstäubung

Das Projekt "Grundlagenuntersuchungen zum Karitationseinfluss auf den primären Strahlbaufbruch bei der Hochdruckzerstäubung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Technische Verbrennung (ITV) durchgeführt. Bei der Hochdruckzerstäubung stellt die Düseninnen- und vor allem die Spritzlochströmung eine bedeutende Einflussgröße dar, denn sie gibt die Startbedingungen des im Zerfall begriffenen Strahls unmittelbar am Düsenmund vor. Neueste Untersuchungen an optisch zugänglichen Düsen in Realgeometrie zeigen, dass bei der Hochdruckeinspritzung aufgrund der Kavitation der Strömung der Zerfall des Einspritzstrahls bereits in der Düse beginnt. Die Existenz von Kavitationsstrukturen im Spritzloch hat erhebliche Auswirkungen auf die Strömung am Düsenmund und auf die Strahlausbreitung, sie trägt maßgeblich zum direkt am Düsenmund beginnenden Strahlzerfall bei. Obwohl die Simulation der Strahlausbreitung mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik (CFD) in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, ist der Übergang von der Flüssigkeit in der Einspritzdüse zum dichten Tropfenkollektiv im Spray unmittelbar am Düsenmund (sog. Primärzerfall) jedoch bisher nicht zufrieden stellend modelliert worden. Bisher wird die Größe der Flüssigkeitstropfen im Bereich des Düsenmundes vorgegeben und im Verlauf der Simulation so lange verändert (angepasst), bis eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den weiter vom Düsenmund entfernt und experimentell gut erfassbaren Spraybereichen vorliegt. In dem geplanten Forschungsvorhaben soll deshalb ein physikalisch begründetes Mehrzonen-Prozent-Primäraufbruchsmodell entwickelt werden, das den Einfluss der kavitierenden Spritzlochströmung auf die Spraybildung berücksichtigt. Dabei sollen insbesondere der Aufbruch der dampfförmigen und der flüssigen Zonen bei Austritt der Strömung aus dem Düsenmund getrennt erfasst sowie die zerfallsfördernde Wirkung der Blasenimplosionen modelliert werden. Abschließend soll das Modell in einen bestehenden CFD-Code implementiert und seine Allgemeingültigkeit durch Vergleich mit Messungen aus der Literatur nachgewiesen werden.

Nachwuchswissenschaftlergruppe: 'Insekten-inspirierte abbildende optische Systeme'

Das Projekt "Nachwuchswissenschaftlergruppe: 'Insekten-inspirierte abbildende optische Systeme'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik durchgeführt. Seit Jahrmillionen ist das Facettenauge der Insekten in der Natur ein evolutionäres Erfolgsmodell. Ihr Volumen ist sehr viel kleiner als das eines klassischen Ein-Linsen-Systems, das z.B. wir Menschen als Auge besitzen, und sie haben ein viel größeres Gesichtsfeld, das bis zur Rundumsicht reichen kann. Besonders hoch aufgelöst sehen können die meisten Insekten allerdings nicht. Die Menge der Informationen, die Facettenaugen anbieten, ist jedoch an die Möglichkeiten der Bildverarbeitung in einem kleinen Insektengehirn sowie die Lebensumstände perfekt angepasst. Der evolutionär erzielte Miniaturisierungsgrad macht die natürlichen Sehprinzipien der Insekten zu einem perfekten Vorbild für ultra-kompakte technische abbildende Systeme. Die zu realisierenden Optiken werden nicht schon existierende Kameras verdrängen müssen, sondern an Stellen Anwendung finden, bei denen bisher niemand an den Einsatz bildgebender optischer Sensoren gedacht hätte. Die Methodik der durchzuführenden Arbeiten ist eine logische Kette von Bioinspiration, mikroptischem Systemdesign und der Optimierung und Nutzung von 'cutting edge' Mikro- und Nanotechnologien zur massenfertigungstauglichen Realisierung.

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