Das Projekt "Bildung und Oxidation von Russ und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Brennraum eines Dieselmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Verbrennung und Schadstoffentstehung in einem direkeinspritzenden Dieselmotor. Hierzu werden mittels getakteter Gasentnahme Brenngasproben von verschiedenen Positionen im Brennraum entnommen. Diese werden auf die Komponenten: Trockener Russ; Polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK); HC, NOx, CO, CO2, O2 analysiert. Die Messdaten geben Aufschluss ueber den raumlichen und zeitlichen Ablauf der Verbrennung und der Schadstoffentstehung/der Schadstoffreduktion. Die Messdaten sollen als Eingangsdaten bzw zur Verifizierung von Rechenmodellen verwandt werden.
Das Projekt "Hydraulischer Grundbruch in Baugruben in bindigen Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen, Professur für Grundbau durchgeführt. Inhalt der Forschungsarbeit ist die Definition und Beschreibung des Grenzzustandes, insbesondere der Rissinitiation von unterströmten Baugrubenwände in bindigen Böden. Der Grenzzustand wird auf ein Erosionsversagen zurückgeführt und allgemein gültig beschrieben.
Das Projekt "In-Situ-Heizversuche zum Nachweis kritischer Spannungszustaende (thermisch induzierte Rissbildung) - Teilprojekt II: Geophysik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. In einem endlagerrelevanten In-Situ-Grossversuch wird mit einer Auslage von mehreren Erhitzern die thermische Belastbarkeit des Salzgebirges bis zum Versagen getestet, um Grundlagen fuer eine Aussage ueber die thermische Grenzbelastbarkeit hinsichtlich einer Rissbildungzu schaffen. Auf der Grundlage bisheriger Untersuchungsergebnisse wird ein In-Situ-Heizversuch mit einer Auslage von fuenf Erhitzern durchgefuehrt. Das In-Situ-Forschungsprogramm schliesst die Weiterentwicklung von geophysikalischen Messverfahren zum Nachweis von Rissbildungen ein (Elektrische Bohrlochverfahren).
Das Projekt "KEK: Weiterentwicklung von Rechenmethoden zur probabilistischen Leck-vor-Bruch Bewertung von Rohrleitungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Zuverlässigkeit von Bauteilen und Systemen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung von Rechenmethoden und Lösungsansätzen zur probabilistischen Leck-vor-Bruch Bewertung von Rohrleitungen. Einzelziele sind die probabilistische Beschreibung von Leckageraten, die Quantifizierung des Einflusses von Mehrfachrissbildung und der Risswechselwirkung auf die Durchrisslänge sowie die Implementierung fortgeschrittener Grenzlastlösungen. Die Arbeiten umfassen zum Einen die probabilistische Beschreibung von Leckageraten, wobei basierend auf fluiddynamischen Analysen und der statistischen Beschreibung der Leckfläche die Leckageraten abgeleitet werden sollen. Zum Andern ist mit numerischen Analysen und analytischen Ansätzen der Einfluss von Mehrfachrissen auf die Durchrisslänge statistisch zu beschreiben. Weiterhin sind fortgeschrittene und mit dem FAD-Konzept kompatible Grenzlastlösungen zu erarbeiten und in das Probabilistikmodul des Fehlerbewertungsprogramms VERB zu implementieren.
Das Projekt "Einfluss der Strahlausbreitung und des Kraftstoffes auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. In einer Einspritzkammer werden die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge unter dieselmotorischen Temperatur- und Druckbedingungen mit Hilfe des Lichtextinktionsverfahrens untersucht. Dabei wird die Lichtabschwaechung eines Laserstrahls durch die Russpartikel im Einspritzstrahl gemessen und anschliessend ueber die Mie'sche Streulichttheorie eine Russkonzentration im Strahl berechnet. Weitere Informationen bezueglich der Strahlausbreitung und Gemischbildung werden aus Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Einspritzvorganges und Messungen des oertlichen Luftverhaeltnisses mit Hilfe der Raman-Spektroskopie gewonnen. Im Rahmen dieses Projektes soll der Einfluss einiger wichtiger Parameter auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge untersucht werden. Zu nennen sind hier im wesentlichen die Einspritzparameter wie zB Drehzahl und Einspritzmenge. Lufttemperatur und Luftdruck sowie die Kraftstoffeigenschaften. Alle Messungen werden an unterschiedlichen Positionen im Einspritzstrahl durchgefuehrt.
Das Projekt "Russ- und Schadstoffbildung in Verbrennungsaerosolen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Aerosole treten in unterschiedlichen Bereichen der Verfahrenstechnik entweder als unerwuenschtes Abgas auf oder werden als Produkt gezielt generiert. Typische Beispiele sind die Entstehung von Russpartikeln bei Verbrennungsprozessen, die Erzeugung von technischen Russen, von keramischen Partikeln, Pigmenten, nanokristalinen und magnetischen Werkstoffen. Zur gezielten Beeinflussung dieser Prozesse sind Kenntnisse sowohl der chemischen Zusammensetzung der Gase als auch der Groesse und Menge der Partikel erforderlich. Zur Untersuchung dieser Vorgaenge werden Partikel aus russenden Niederdruckflammen mit Hilfe einer Molekularstrahlanlage in ein Partikel-Massenspektrometer (PMS) geleitet. Dort koennen elektrisch geladene Partikel bezueglich ihrer Masse und Ladung analysiert werden. Untersuchungen an russenden C6H6/O2-Flammen wurden durchgefuehrt, um den Einfluss von aromatischen und aliphatischen Strukturen der Brennstoffe auf die Russbildung zu studieren. Ein grosser Anteil an Fullerenionen konnte nachgewiesen werden. In C2H2/C6H6/O2-Mischflammen konnten sowohl benzoltypische als auch acetylentypische Partikel nachgewiesen werden. In Zukunft sollen Partikel aus russenden C6H6/O2-Flammen abgeschieden und gesammelt werden, um den Fullerenanteil mit anderen Diagnosemethoden zu bestimmen.
Das Projekt "La-thi-ga: Laboruntersuchungen von thermisch-induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung im Salzgestein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Geotechnik, Abteilung Unterirdisches Bauen durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Laborprogramms zur Untersuchung von thermisch induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung bei Wasserstoff gefüllten Speicherkavernen im Steinsalz. Da es aktuell keine Labor- oder in situ Versuche gibt, welche die Kombination von thermisch induzierter und druckgetriebener Rissbildung untersuchen, sind diese Laborversuche notwendig, um die Mechanismen dieser Art der Rissbildung und Fortschreitung besser zu verstehen und die Forschungsergebnisse des Projektes 'RiSa' eindeutig validieren zu können. Zunächst wird in enger Zusammenarbeit mit GL Test Systems ein neuartiger Prüfstand zum punktuellen Kälteeintrag in einen unter Innendruck stehenden Salzgesteinshohlprüfkörper realisiert. Nach einer Phase von Vorversuchen werden anschließend Versuchsreihen mit verschiedenen Salztypen sowie Belastungs- und Temperaturbedingungen durchgeführt. Abschließend werden numerische Nachrechnungen mit den in 'RiSa' entwickelten Modellen vorgenommen. Somit können die numerischen Modelle zur thermisch induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung und Rissfortschreitung überprüft werden. Das Projekt 'La-thi-ga' unterteilt sich in drei Teilbereiche, welche von zwei Mitarbeitern/-innen bearbeitet werden: 1 Entwicklung der Versuchsanlage, 2 Durchführung der Laborversuche, 3 Durchführung numerischer Nachrechnungen der Laborversuche mit zwei verschiedenen numerischen Programmsystemen. Zunächst wird die Firma GL Test Systems die notwendige Versuchsanlage in enger Zusammenarbeit mit dem IGtH / IUB entwickeln (s. AAK Antrag - GL Test Systems). In verschiedenen Versuchsreihen mit unterschiedlichem Steinsalz und unterschiedlichen Belastungsbedingungen werden die Laborversuche von den zwei Mitarbeitern/ -innen durchgeführt. Parallel zu den Laborversuchen werden die numerischen Nachrechnungen durchgeführt, wobei die zwei Mitarbeiter/ -innen die Versuche mit jeweils unterschiedlichen numerischen Programmsystemen bearbeiten und simulieren.
Das Projekt "Vorhaben: Bohrlochintegrität und Fluidleckage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts GEOSMART ist es, eine transparente und standortunabhängige Methode zur Risikobewertung von hydrothermalen und petrothermalen Tiefengeothermieprojekten sowie von Speicherprojekten auf Grundlage einer modularen Simulation des Gesamtsystems zu entwickeln. Üblicherweise wird bei Risikoanalysen zunächst eine Reihe konzeptioneller Vereinfachungen vorgenommen, um komplexe Prozesse im Rahmen probabilistischer Ansätze beschreiben zu können. Für das Projekt GEOSMART wurde ein entgegengesetzter Ansatz gewählt. Es ist beabsichtigt, die erforderlichen Prozessmodelle zunächst entsprechend dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik einschließlich der Prozesskopplung zu entwickeln. Im Anschluss werden für die Prozessmodelle mittels Sensitivitätsanalysen die Schlüsselparameter identifiziert, die den größten Einfluss auf die einzelnen Risikokomponenten haben. Die Abhängigkeit der Risikokomponenten von den Schlüsselparametern wird dann in Form von Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen abgebildet und an ein zentrales Systemsimulationsmodell übergeben, mit dem die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die einzelnen Risikokomponenten berechnet wird. Die Schnittstelle über die Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen stellt die wesentliche Vereinfachung dar und ermöglicht eine probabilistische Simulation komplexer Modelle. Der entscheidende Vorteil gegenüber herkömmlichen Risikoanalysen besteht darin, dass die relevanten Prozesse nicht auf Grundlage stark vereinfachter Modelle abgebildet werden, was die Genauigkeit von Prognosen deutlich erhöht. Das Projekt GEOSMART gliedert sich in fünf Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes wird mit Hilfe des Programmpaketes GoldSim ein zentrales Systemsimulationsmodell entwickelt, an das sämtliche Prozessmodelle über Schnittstellen gekoppelt werden. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit einem Prozessmodell zur Integrität des Deckgebirges und den Auswirkungen von unkontrolliertem Risswachstum im Rahmen der hydraulischen Stimulation. Hierfür sind gekoppelte strömungsmechanische Simulationen vorgesehen. Im dritten Arbeitspaket wird die Migration von Fluiden aus einem Reservoir über geologische Schwächezonen betrachtet. Dabei wird mit dem Prozessmodell insbesondere der Stoff- und Wärmetransport quantifiziert. Änderungen des Spannungsfeldes und die dadurch möglicherweise induzierte Seismizität stehen im Zentrum des vierten Arbeitspaketes. Es ist geplant, mit einem Prozessmodell Wertetabellen für die Eintrittswahrscheinlichkeit solcher Ereignisse und Erschütterungskarten zu liefern. Im fünften Arbeitspaket wird die Integrität von Bohrungssystemen untersucht. Unter Berücksichtigung aller relevanten Prozesse erfolgt die Quantifizierung von Fluidleckagen für das Gesamtsystem Bohrung mithilfe gekoppelter numerischer Simulationen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Vorhaben: Gasreservoire und Bruchprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken. Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Vorhaben: Automatisierte Überwachung von Mikroseismizität in räumlich begrenzten Reservoiren und einheitliche Behandlung von Unsicherheiten bei der Bestimmung von Herdparametern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Sektion Geophysik durchgeführt. Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken. Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. (Text gekürzt)
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