Das Projekt "Verbundvorhaben der RWTH Aachen: Entwicklung eines CO2-emissionsfreien Kohleverbrennungsprozesses zur Stromerzeugung (OXYCOAL-AC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Verfahrenstechnik durchgeführt. OXYCOAL-AC/IVT/BP1: 1.1) Entwicklung eines Hochtemperatur-Membranmoduls mit einer aktiven Trennfläche von etwa 1m2 auf der Basis kommerzieller Rohrmembranen; 1.2) Entwicklung eines Prozessmodells für den 'CO2-emissionsfreien Kohleverbrennungsprozess', mit dem die Stoff- und Energieströme verschiedener Anlagenkonfigurationen und Betriebsweisen simuliert werden können, um Optimallösungen zu finden. 2.1.1) Entwurf/Bau einer Membrantestanlage zur Charakterisierung der Trenneigenschaften von keramischen Membranmaterialien; 2.1.2) Isotherme und nicht-isotherme Versuche mit kommerziellen Rohrmembranen; 2.1.3) Erstellung eines Membranmodells, mit dem die Trenneigenschaften einer Membran berechnet werden können; 2.1.4) Entwicklung von Modulmodellen, die den Einfluss der Strömungsführung in einer Membran-Trenneinheit berücksichtigen; 2.1.5) Optimierung eines Rohrmoduls (Zusammenarbeit mit dem IKKM). 2.2.1) Erstellung des Flow-Sheets eines Kohleverbrennungsprozesses in ASPEN; 2.2.2) Implementierung von Modulmodellen; 2.2.3) Simulation von Anlagenkonfigurationen und Betriebsweisen. 3.) Die gewonnenen Ergebnisse werden in der Projektphase 2 in der Anlage des Lehrstuhls WÜK umgesetzt.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Entwicklung eines mathematischen Modells zur Planung und Optimierung des Biogasprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projektes ist die Entwicklung eines mathematischen Modells, mit dem der anaerobe Gärprozess für eine große Auswahl von Substraten aus Energiepflanzen unter unterschiedlichen Umgebungs- und Produktionsbedingungen beschrieben werden kann. Eine Prozessmodellierung ist aus zwei zentralen Gründen notwendig: 1. Die Prozessmodellierung im Fermenter erlaubt nach entsprechender Parametrisierung Vorhersagen über die möglichen Gasausbeuten und Abbauraten einer zu projektierenden Anlage bei gegebenen Substraten, Anlagentechnik und Umgebungsbedingungen. Die möglichen Wechselwirkungen der Einflussfaktoren im Fermenter können aus Kostengründen in der Regel nicht umfassend experimentell abgebildet werden, daher werden experimentelle Gärversuche vielfach nur für einzelne repräsentative Substrate durchgeführt. Die Abbildung von Wechselwirkungen und Zeitverhalten ist somit ein Anwendungsfeld von Prozessmodellen. 2. Eine erfolgreiche Modellierung der Prozessdynamik lässt eine optimierte Prozesssteuerung während des Betriebes einer Anlage zu. Somit können wechselnde Substratqualitäten ausgeglichen werden, um unvermeidliche Störeinflüsse zu kompensieren. Aus der Möglichkeit über die Simulation wirtschaftlich ineffiziente und kritische Betriebszustände frühzeitig zu erkennen und damit zu vermeiden, resultiert eine große wirtschaftliche Bedeutung für den Anlagenbetreiber
Das Projekt "Begleitende empirische Untersuchungen zu prozessintegrierten Umweltschutzmassnahmen in der Eisen- und Stahlindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH durchgeführt. Ziele: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Unterstuetzung und fachliche Begleitung der Arbeiten des Institutes fuer Industriebetriebslehre und industrielle Produktion zur Erstellung eines innovativen computergestuetzten Simulationssystems zum Vergleich und zur Bewertung neuartiger prozess-integrierter Umweltschutzmassnahmen fuer die Eisen- und Stahlindustrie. Zur Entwicklung realitaetsnaher Prozessmodelle ist eine praxisnahe Begleitung durch einen kompetenten Industriepartner unerlaesslich. Zwischenergebnis: Aufgrund der konstruktiven Zusammenarbeit liessen sich realitaetsnahe und problemadaequate Prozessmodelle entwickeln.
Das Projekt "Modellierung von Ausbrand nach NOx-Minderung zur Prozessautomatisierung von Brennkammerfeuerung mit veraenderlichen Brennstoffeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik durchgeführt. Im Bereich der thermischen Reststoff-, Rueckstands- und Abfallbehandlung liegen wegen schwankender Brennstoffzusammensetzungen (z. B. Schadstofffracht) und schwankender Heizwerte oft sehr stark veraenderliche Prozessablaeufe vor. Um die Verbrennung bezueglich ihrer Schadstoffemissionen auch in diesem Fall optimal zu fuehren, ist eine kontinuierliche Anpassung an die sich aendernden Verhaeltnisse erforderlich, was derzeit nicht erfolgt. Die Anpassung kann nur durchgefuehrt werden, wenn das entsprechende Basiswissen ueber die Haupteinflussgroessen fuer die Schadstoffemissionen vorliegt und kuenftig kontinuierlich in die Regelung eingreift. Ziel des Teilprojekles TP 1 ist es, fuer diesen Zweck ein Prozessmodell zu entwickeln, - das bei bekannten und vor allem auch unbekannten Veraenderungen der Brennstoffzusammensetzung unter Beruecksichtigung von anlagenspezifischen Parametern, wie Temperatur- und Verweilzeitverhalten usw., Massnahmen, wie z. B. Luftstufung, Abgasrueckfuehrung zur Optimierung des Ausbrandes und zur Minderung der Stickstoffoxidemissionen, simuliert, - um 'konventionelle' Anlagenregelstrecken (TP 4) zu erweitern bzw. in die Lage zu versetzen, unter variierenden Bedingungen ueber die blosse Einhaltung von vorgegebenen Grenzwerten hinaus 'on-line' jeweils Schadstoffminderungspotentiale auszuschoepfen und um als Grundlage fuer moderne Mehrgroessenregelungen unter der Praemisse unvollstaendiger Modellkenntnis des zu regelnden Objektes (TP 4) und zur Entwicklung von Lernstrategien fuer 'on-line' arbeitende wissensbasierte Systeme (TP 5) zu dienen. Fuer die experimentelIe Untersuchung der Forschungsarbeiten steht der Forschergruppe am Institut eine Brennkammerfeuerung (Leistung bis 1 MW thermisch) aus dem frueheren Sonderforschungsbereich SFB 134 zur Verfuegung.
Das Projekt "Evaluierung bodenhydrologischer Prozessmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachbereich 13 Stadtplanung,Landschaftsplanung, Fachgebiet Landschaftsökologie,Bodenkunde durchgeführt. Im Rahmen des Projektes (Erweiterung des Projektes B2-Z-a) sollen verschiedene bodenhydrologische Modelle zur Ableitung des Bodenwasserhaushaltes gesichtet und bewertet werden.
Das Projekt "Prozessmodelle und Wissensbasierte Systeme zur Risikoabschaetzung von Waldbestaenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Wissenschaftliches Zentrum für Umweltsystemforschung durchgeführt. Auf der Grundlage von forstlichem Fachwissen und Erkenntnissen der Systemforschung sollen Instrumente entwickelt werden, die Entscheidungshilfen bei der Bewirtschaftung von Waldoekosystemen sowie Ausgangspunkt weiterfuehrender Forschung sind. Diese Instrumente sind prozessorientierte generische Simulationsmodelle sowie wissensbasierte Systeme zu bestimmten Managementfragen. Sie sollen in ein Forstoekologisches Informationssystem (FIS-Oe) integriert werden, mit Hilfe dessen sich konkrete, nachvollziehbare Handlungsdirektiven fuer Forstwirtschaft und -politik ableiten lassen. Mit generischen prozessorientierten Simulationsmodellen wird die Entwicklung von gleichaltrigen Reinbestaenden ueber die mathematische Nachbildung der wichtigsten oekophysiologischen Prozesse in den Bereichen Boden, Bestand und Atmosphaere beschrieben. I.d.R. sind nicht fuer alle Modellparameter Werte fuer konkrete Bestaende/Standorte bekannt. Deshalb sind eine effektive Parameterschaetzung (Evolutionaere Strategien) und/oder eine anwendungsspezifische Modellaggregation (z.B. zur ertragskundlichen Beurteilung von Management-Strategien) erforderlich. In Blick auf eine realistische Simulation der Bestandesentwicklung unter sich veraendernden Umweltbedingungen ist eine adaequate Darstellung von Adaptionsstrategien bzw. -mechanismen der Baeume sowie ihrer Interaktion mit der Umwelt (einschliesslich anderer Baeume) notwendig. Als prototypisches Diagnose- und Bewertungssystem konkreter Risikozustaende wird ein wissensbasiertes Informationssystem zum Bereich 'Kalkung von Waldboeden' erstellt. Die an der Forstwissenschaftlichen Fakultaet der Universitaet Goettingen in Zusammenarbeit mit Forstpraxis und Versuchsanstalt entwickelten Regeln werden mit Hilfe einer Expertensystem-Shell strukturiert und formalisiert.
Das Projekt "Entwicklung eines Biokalorimeters zur Steuerung der Bioabfallkompostierung in der Rottebox" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Gießen-Friedberg, Labor für Bioverfahrenstechnik und Membrantechnologie durchgeführt. Mittels einer neuentwickelten kalorimetrischen Methode wird eine Online-Kontrolle des Rotteprozesses ermoeglicht. Ziel des Vorhabens ist, neben vergleichenden experimentellen Untersuchungen ein Prozessmodell zur Optimierung der Steuerung der Bioabfallkompostierung in der Rottebox zu entwickeln.
Das Projekt "Experimentell gestütze Basismodelle für die industriegerechte numerische Reinigungssimulation 'BaRes'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Ingenieurwissenschaften, Institut für Naturstofftechnik, Professur Verarbeitungsmaschinen,Verarbeitungstechnik durchgeführt. Regelmäßige und reproduzierbare Reinigungen werden mit automatisierten und fest in der Maschine installierten Nassreinigungsgeräten durchgeführt (Cleaning in Place, CIP-Reinigung). Mangels geeigneter Auslegungswerkzeuge zur Optimierung wird häufig eine Überdimensionierung des Reinigungsprozesses in Kauf genommen. Dies führt zur Minderung der Produktivität und einer umweltbelastenden Verschwendung von Wasser, Chemikalien und Energie. Projektergebnisse: Ziel des Projektes war es, für verschiedene Reinigungsmechanismen von Verschmutzungen numerische Modelle zu entwickeln, die eine gute Vorhersage der Reinigungsdauer in für KMU praktikable Rechenzeiten ermöglichen. Der Lösungsansatz kombiniert eine Strömungssimulation für beliebig geformtes Reinigungsgut mit einer Randbedingung, die das Verhalten der Verschmutzung modelliert. Für das kohäsive Trennen/diffusive Auflösen wurde das Modell um eine Wandfunktion erweitert, da sich Strömungs- und Stofftransportgrenzschicht um eine Größenordnung unterscheiden. Mit einer 32fach reduzierten Auflösung wurde damit die gleiche Vorhersagequalität erreicht. Für das viskose Verschieben wurde bei Raumtemperatur kein Reinigungserfolg erreicht und eine isotherme Versuchsdurchführung bei höherer Temperatur entspricht nicht der industriellen Praxis. Daher wurden ein Fließmodell mit temperaturabhängigen Koeffizienten erstellt und damit ein Modell zur Reinigungsvorhersage erarbeitet, welches später als Randbedingung implementiert werden kann. Es wurde außerdem begonnen, die instationäre Erwärmung zu berücksichtigen.
Das Projekt "Ermittlung konsistenter Stoffdaten zur Biomassepyrolyse im Hinblick auf die Validierung, Auslegung und den Betrieb labor-, kleintechnischer und technischer BtL-Vergasungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Ermittlung und modellmäßige Beschreibung der Biomassepyrolyse unter technisch relevanten Bedingungen. Im ersten Projektabschnitt werden repräsentative Biomassen beschafft, charakterisiert und aufbereitet sowie eine Versuchsanlage zur Biomassepyrolyse geplant und errichtet, die eine möglichst genau Bilanzierung des Prozesses zulässt. Der zweite Projektabschnitt umfasst Untersuchungen zum Einfluss von Temperatur, Druck, Aufheizgeschwindigkeit und Gasatmosphäre auf Verteilung, Zusammensetzung und Eigenschaften der Pyrolyseprodukte. Neben verschiedenen Biomassen sollen auch die einzelnen Stoffgruppen Cellulose, Hemicellulose und Lignin evaluiert werden. Im dritten Projektabschnitt erfolgt die Einbindung ermittelter Daten in thermodynamische Simulationssoftware und die Erstellung von Prozessmodellen sowie einer Datenbank. Mit Hilfe der erstellten Modelle kann die Einbindung des Pyrolyseprozesses in die thermodynamischen Berechnungen großtechnischer Pyrolyse- und Vergasungsanlagen erfolgen und deren Dimensionierung wesentlich erleichtert werden. Kompetenz des IEC und vorhandenes Potenzial lassen eine erfolgreiche Bearbeitung des Projekts erwarten.
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