Das Projekt "Untersuchung des dynamischen Betriebsverhaltens eines Kraftwerks mit zirkulierender Druckwirbelschichtfeuerung anhand eines mathematischen Gesamtmodells unter Beruecksichtigung der Wechselwirkungen von Feuerung, Wasser-/Dampfkreislauf und Gasturbine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Siegen, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energie- und Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Ein neues Konzept fuer die ressourcenschonende und emissionsarme Verstromung sowohl von Braun- als auch von Steinkohlen sind Kraftwerke mit zirkulierender, druckaufgeladener Wirbelschichtfeuerung (ZDWSF). Das Forschungsvorhaben soll auf der Grundlage eines am Institut fuer Energietechnik entwickelten mathematischen Modells fuer eine stationaer betriebene ZDWSF-Anlagen das dynamische Betriebsverhalten untersuchen, wobei das Zeitverhalten durch die Speicherung von Stoffen, mechanischer, chemischer und thermischer Energie in den unterschiedlichen Bauteilen massgeblich bestimmt wird. Die Besonderheiten des dynamischen Verhaltens der Druckwirbelschicht werden durch Ueberarbeitung und Erweiterung der Programmteile durch die Speicher der Feuerungsseite, des Wasser-/Dampfkreislaufs und der Gasturbine erfasst. Das besondere Interesse bei der dynamischen Simulation der zirkulierenden Druckwirbelschichtfeuerung gilt dem Uebergangsverhalten der genannten Systemkomponenten und der dabei auftretenden gegenseitigen Beeinflussung. Neben der Kenntnis des klassischen dynamischen Verhaltens der Strecke fuer den Reglerentwurf ist die Voraussage ueber das Auftreten kritischer Betriebszustaende durch die Wirkung oder Ueberlagerung von Speichereffekten von Interesse.
Das Projekt "Regelungs- und Optimierungssystem für den energieeffizienten Betrieb von Fernwärmenetzen an Biomasseanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Mechanik und Mechatronik (E325) durchgeführt. Der Betrieb von kleinen und mittleren dezentralen Biomasse-Kraftwerken (Heizwerke und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen) ist aufgrund des starken Wettbewerbs bei den Anlagenbau-Unternehmen und unzureichenden Ausschreibungen in Hinblick auf Anlageneffizienz, Wir-kungsgrade und zulässigen Brennstoffbandbreiten durch einen niedrigen Automatisierungs-grad, hohe Verluste bei der Verbrennung von Biomasse und ineffizienten Betrieb der Fern-wärmenetze gekennzeichnet. Kleine und mittlere Energieversorgungsanlagen werden meist mit stark vereinfachen Regelkonzepten vom Anlagenlieferanten ausgerüstet. Das macht zwar die Anschaffung und die Errichtung der Anlagen kostengünstiger, den laufenden Be-trieb jedoch teuer und ineffizient. Den Betreibern fehlt es meist an Know-how zur durchgän-gigen ökonomischen, ökologischen und regelungstechnischen Optimierung von Kraftwerk und Energieverteilungsnetzen. BioNetControl-System ist ein Set an voll-integrierbaren Tools zur Optimierung der Energie-Effizienz, der Regelperformance und der Intelligenz von dezentralen Fernwärme-Netzen an Biomassekraftwerken. Aus den Prozessdaten zweier Pilotanlagen eines österreichischen Energieversorgungsunternehmens wird ein universell einsetzbarer Baukasten zur dynami-schen Modellierung, Regelung und Optimierung von Fernwärmenetzen und Biomassekraft-werken entwickelt. Das Ziel der möglichst breiten Einsetzbarkeit dieser Tools wird durch ei-nen modularen Aufbau und strukturierte Gestaltung der dynamischen Modelle und Regel-konzepte erreicht. Damit können sowohl bestehende Anlagen nachgerüstet werden und Neuanlagen bereits in der Planungsphase entsprechend optimal ausgelegt und regelungs-technisch ausgerüstet werden. Durch die Arbeit mit zwei Pilotanlagen in unterschiedlichen Regionen mit unterschiedlichem Verbraucher- bzw. Lastprofilen und Anlagengrößen wird die Allgemeingültigkeit des Systems überprüft und sicher gestellt. Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung des Konsortiums-Know-hows aus Verfahrens-technik, Systemintegration (Leittechnik) und theoretischer Systemanalyse sowie Prozessre-geltechnik können äußerst praxis-relevante Ergebnisse und Erkenntnisse erzielt werden. Die Erkenntnisse aus der Systemintegration der Optimierungs- und Regelalgorithmen in die Au-tomatisierung der Anlagen erlauben eine deutliche Steigerung der Effizienz von Fernwärme-netzen an Biomasseanlagen bei unterschiedlichen Verbraucher-Lastprofilen. Der Know-How Transfer von der TU-Wien zu einem innovativen, österreichischem Kleinun-ternehmen mit besten internationalen Kundenkontakten zur vielen Biomasseanlagenbetrei-bern und zu den größten industriellen Energieverbrauchern aus Papier- und Holzindustrie si-chert zahlreiche Umsetzungschancen mit massiven Auswirkungen auf die Effizienz von Energieerzeugungs- und Verteilungssystemen.
Das Projekt "Optimierung des Betriebsverhaltens von Gasmotoren unter besonderen Einsatzumgebungen wie in Microgrid Verbänden oder als mobile Stromaggregate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Mechanik und Mechatronik (E325) durchgeführt. Im Hinblick auf den emissionsbedingten Ersatz von Dieselaggregaten durch Gasmotoren als mobile Stromquellen oder als Notstromlieferanten soll bei Gasmotoren bei solchen Anwendungen möglichst robustes Betriebsverhalten erzielt werden. In diesen so genannten Netzersatzbetrieben ist eine Festwertregelung der Motordrehzahl notwendig, um die erwünschte Netzfrequenz aufrechterhalten zu können. Diese Drehzahlregelung stellt besonders bei der Forderung nach höchstmöglichen spontanen Lastaufschaltungen bei Ottomotoren höhere regelungstechnische Ansprüche als bei Dieselmotoren. Modellbasierte, robuste Reglerentwürfe wie z.B. H-8 oder MPC mit dem Einsatz der Stellgrößen Drosselklappe, Umblaseventil und Gasmassenstrom sollen Lastaufschaltungen in der Größenordnung von bis zu 50Prozent der Nennlast ermöglicht werden. Neben der Verbesserung des Betriebsverhaltens des Einzelmotors soll weiters das Zusammenwirken mehrerer Gasmotoren in Microgrid-Verbänden optimiert werden und eine effiziente Aufstellungsstrategie erarbeitet werden.