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VP-3.2./BioWPC

Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. Das Teilvorhaben 'Charakterisierung und Bewertung' hat die Zielstellung eine umfassende werkstoffmechanische Charakterisierung der im Verbund generierten Werkstoffe, Halbzeuge und Bauteile zu gewährleisten. Mit den ermittelten Kenndaten werden auf der einen Seite die variierenden Herstellungsmethoden bewertet. In iterativen Schritten, in enger Kooperation mit den anderen involvierten Teilvorhaben werden die optimalen Prozessfenster gefunden. Auf der anderen Seite liefert das Teilvorhaben die Parameter für den Aufbau einer Datenbasis für den Einsatz der innovativen BioWPC-Systeme. Des Weiteren wird durch die Bestimmung der Materialkennwerte die Ausgangsbasis für die Simulation des Werkstoff- und Bauteilverhaltens unter komplexen Belastungen gelegt. Nur eine statistisch abgesicherte Datenbasis erlaubt, mit den für die Materialklassen charakteristischen Streuungen, Sensitivitätsanalysen durchzuführen. Dies wird benötigt um eine gleichbleibende Qualität der Bauteile und Halbzeuge auch bei prinzipbedingten Streuungen in den Verfahrensabläufen und Schwankungen der Eigenschaften der aus nachwachsenden Rohstoffen (Problem der Jahrgänge) generierten Werkstoffe zu garantieren. Die Innovation besteht darin, Verbundwerkstoffe aus 100Prozent nachwachsenden Rohstoffen mit deutlich verbesserten Eigenschaften gegenüber herkömmliche Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC) für konstruktive Anwendungen zu generieren. Bei den herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffen handelt es sich um Verbundwerkstoffe, typischerweise aus Holzmehl von Nadelhölzern und Kunststoffen wie z.B. Polypropylen und Polyethylen. Diese Werkstoffe werden hauptsächlich als Deckings eingesetzt. Problem ist zum einen, dass diese herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffe nicht in konstruktiven Anwendungen eingesetzt werden können. Zum anderen kommt es in den nächsten Jahren durch den von der Bundesregierung angestrebten Waldumbau von Nadelholzwäldern hin zu Misch- und Laubwäldern zu einer Verknappung des Rohstoffes Nadelholz, das bisher für die Holz-Polymer-Werkstoffe verwendet wird. Durch den Waldumbau wird Buchenholz in großen Mengen zur Verfügung stehen. Um verbesserte Eigenschaften zu erreichen, werden als Verstärkungsfasern thermomechanisch und chemisch aufgeschlossene Buchenholzfasern verwendet, die in niedrigschmelzende Polyamide auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Biocaprolactam, Aminoundecansäure bzw. C10/C12-Dsiäuren / Diamine aus Rizinusöl) eingebunden werden. Das Teilvorhaben begleitet und ermöglicht die Wertschöpfung im Verbund vom Rohstoff Buchenholz bis zum komplexen Bauteil für die Endanwendung und liefert somit einen essentiellen Beitrag zum Verbundvorhaben als auch zum Bioökonomie - Cluster. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erzielten Ergebnisse und produzierten Werkstoffe erfüllen den Wunsch der Industrie und der Kunden nach ökologisch nachhaltigen Produkten.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LAV Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH durchgeführt. Das Projekt 'BioXfrac' hat die Entwicklung, Implementierung und den Test einer dezentralen Prozesskette zur nachhaltigen Bereitstellung von hochwertigen Grundstoffen aus bislang schwer nutzbarer non-food-Biomasse zur stofflichen Nutzung zum Ziel. Dies wird durch die Weiterentwicklung einer Aufschluss- und Fraktionierungstechnologie erreicht. Damit können faserige Biomassen wie z.B. Sägespäne, Landschaftspflegeholz sowie andere grasartige Lignocellulosen in chemisch nutzbare Stoffe umgewandelt werden, indem nach Fraktionierung der Rohstoffe eine enzymatische Hydrolyse der aufgeschlossenen Biomasse erfolgt. Es soll nach dem Prinzip einer integrierten Nutzungskaskade ein möglichst vollständiger und energieautarker Abbau der Eingangsstoffe bei minimalem Logistikaufwand erreicht werden. Ein solches integriertes Konzept ist derzeit nicht umgesetzt. Im Umfeld des Spitzenclusters kann diese einmalige Konstellation realisiert und demonstriert werden. Die Aufgabestellung wird von drei Industrieunternehmen und zwei Forschungseinrichtungen im interdisziplinären Verbund bearbeitet. Die im Projekt geplanten Prozessschritte sind sukzessive in aufeinander abgestimmte Teiltechnologien und entsprechende Anlagenbausteine umzusetzen. Dabei wird stark mit anderen Spitzenclusterprojekten interagiert um bestehende Prozesseinheiten zu nutzen und um auf bestehendes Know-how aufzubauen. Anschließend ist ein entsprechender Anlagendemonstrator zu errichten und schrittweise in Betrieb zu nehmen.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Grundbau und Bodenmechanik durchgeführt. Die Arbeiten haben das Ziel, Instrumentarien für die Nachweise zur sicheren Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in untertägigen Steinsalzformationen weiterzuentwickeln und für die Anwendung zu qualifizieren. Die untersuchten Instrumentarien bestehen aus 1) physikalisch fundierten Stoffmodellen, mit denen in Simulationsberechnungen das thermo-mechanische Verhalten des Wirtsgesteins unter verschiedenen Einflüssen beschrieben und verlässlich in die Zukunft extrapoliert wird; 2) Verfahrensweisen bei der Bestimmung charakteristischer Parameterkennwerte; 3) Vorgehensweisen bei der numerischen Modellierung untertägiger Strukturen im Steinsalz. Mit den Arbeiten sollen die Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung und insbesondere zum Langzeitverhalten eines Endlagersystems verbessert werden. Dazu besteht noch zwingend F&E-Bedarf zu den in AP 1-4 genannten Themen. Die Analyse, Diskussion und physikalische Beschreibung der genannten Phänomene wird durch exemplarische Simulationen mit endlagerrelevanten Detailmodellen sowie in AP 1 und 2 durch experimentelle Untersuchungen unterstützt. Abschließend werden in AP 5 die Erkenntnisse in einem komplexen gebirgsmechanischen 3D-Modell zusammengeführt und die Ergebnisse einem kritischen Vergleich unterzogen. Das Vorhaben konzentriert sich auf den WIPP-Steinsalztyp clean salt aus flacher Lagerung. Das Vorhaben besteht aus den folgenden Arbeitspaketen. Jeder Partner entwickelt in AP 1-4 sein Stoffmodell basierend auf den experimentellen Ergebnissen und gemeinsamen theoretischen Überlegungen weiter. Die Überprüfung erfolgt in AP 5. AP 1 Verformungsverhalten bei kleinen Deviatorspannungen AP 2 Einfluss von Temperatur und Spannungszustand auf die Schädigungsrückbildung AP 3 Verformungsverhalten infolge von Extensionsbelastungen AP 4 Einfluss von Grenzflächen im Steinsalz auf die Verformung (Wechsellagerung) AP 5 Virtueller Demonstrator AP 6 Administrative Arbeiten.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFG Institut für Gebirgsmechanik GmbH durchgeführt. Die Arbeiten haben das Ziel, Instrumentarien für die Nachweise zur sicheren Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in untertägigen Steinsalzformationen weiterzuentwickeln und für die Anwendung zu qualifizieren. Die untersuchten Instrumentarien bestehen aus 1) physikalisch fundierten Stoffmodellen, mit denen in Simulationsberechnungen das thermo-mechanische Verhalten des Wirtsgesteins unter verschiedenen Einflüssen beschrieben und verlässlich in die Zukunft extrapoliert wird; 2) Verfahrensweisen bei der Bestimmung charakteristischer Parameterkennwerte; 3) Vorgehensweisen bei der numerischen Modellierung untertägiger Strukturen im Steinsalz. Mit den Arbeiten sollen die Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung und insbesondere zum Langzeitverhalten eines Endlagersystems verbessert werden. Dazu besteht noch zwingend F&E-Bedarf zu den in AP 1-4 genannten Themen. Die Analyse, Diskussion und physikalische Beschreibung der genannten Phänomene wird durch exemplarische Simulationen mit endlagerrelevanten Detailmodellen sowie in AP 1 und 2 durch experimentelle Untersuchungen unterstützt. Abschließend werden in AP 5 die Erkenntnisse in einem komplexen gebirgsmechanischen 3D-Modell zusammengeführt und die Ergebnisse einem kritischen Vergleich unterzogen. Das Vorhaben konzentriert sich auf den WIPP-Steinsalztyp clean salt aus flacher Lagerung. Das Vorhaben besteht aus den folgenden Arbeitspaketen. Jeder Partner entwickelt in AP 1-4 sein Stoffmodell basierend auf den experimentellen Ergebnissen und gemeinsamen theoretischen Überlegungen weiter. Die Überprüfung erfolgt in AP 5. AP 1 Verformungsverhalten bei kleinen Deviatorspannungen AP 2 Einfluss von Temperatur und Spannungszustand auf die Schädigungsrückbildung AP 3 Verformungsverhalten infolge von Extensionsbelastungen AP 4 Einfluss von Grenzflächen im Steinsalz auf die Verformung (Wechsellagerung) AP 5 Virtueller Demonstrator AP 6 Administrative Arbeiten.

Brennstabverhalten im Betrieb und bei Störfällen

Das Projekt "Brennstabverhalten im Betrieb und bei Störfällen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Gesamtziel ist die Methodenentwicklung zur Beschreibung des thermo-mechanischen Brennstabverhaltens bei Reaktivitäts- und Kühlmittelverluststörfällen (RIA und LOCA) und dem Lastfolgebetrieb (LFB). Die Methoden dienen der Brennstabintegritäts-Bewertung während des Betriebs und bei Störfällen. Die derzeit verfügbaren Methoden berücksichtigen die aktuellen, an die Brennstäbe gestellten, Anforderungen nicht im ausreichenden Maße. Hierzu zählen erhöhte Brennstoffabbrände, neue Beladeschemen, der verstärke Einsatz von Mischoxid-Brennstoff (MOX) und häufigere Leistungsänderungen. Sie dienen zur Erweiterung des GRS-Brennstab-Codes TESPA-ROD, der dann auch unter den neuen Bedingungen zur Beurteilung genutzt werden kann. Dieses Vorhaben baut auf den Erkenntnissen des Vorhabens RS1518 auf.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Unterirdisches Bauen durchgeführt. Die Arbeiten haben das Ziel, Instrumentarien für die Nachweise zur sicheren Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in untertägigen Steinsalzformationen weiterzuentwickeln und für die Anwendung zu qualifizieren. Die untersuchten Instrumentarien bestehen aus 1) physikalisch fundierten Stoffmodellen, mit denen in Simulationsberechnungen das thermo-mechanische Verhalten des Wirtsgesteins unter verschiedenen Einflüssen beschrieben und verlässlich in die Zukunft extrapoliert wird; 2) Verfahrensweisen bei der Bestimmung charakteristischer Parameterkennwerte; 3) Vorgehensweisen bei der numerischen Modellierung untertägiger Strukturen im Steinsalz. Mit den Arbeiten sollen die Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung und insbesondere zum Langzeitverhalten eines Endlagersystems verbessert werden. Dazu besteht noch zwingend F&E-Bedarf zu den in AP 1-4 genannten Themen. Die Analyse, Diskussion und physikalische Beschreibung der genannten Phänomene wird durch exemplarische Simulationen mit endlagerrelevanten Detailmodellen sowie in AP 1 und 2 durch experimentelle Untersuchungen unterstützt. Abschließend werden in AP 5 die Erkenntnisse in einem komplexen gebirgsmechanischen 3D-Modell zusammengeführt und die Ergebnisse einem kritischen Vergleich unterzogen. Das Vorhaben konzentriert sich auf den WIPP-Steinsalztyp clean salt aus flacher Lagerung. Das Vorhaben besteht aus den folgenden Arbeitspaketen. Jeder Partner entwickelt in AP 1-4 sein Stoffmodell basierend auf den experimentellen Ergebnissen und gemeinsamen theoretischen Überlegungen weiter. Die Überprüfung erfolgt in AP 5. AP 1 Verformungsverhalten bei kleinen Deviatorspannungen AP 2 Einfluss von Temperatur und Spannungszustand auf die Schädigungsrückbildung AP 3 Verformungsverhalten infolge von Extensionsbelastungen AP 4 Einfluss von Grenzflächen im Steinsalz auf die Verformung (Wechsellagerung) AP 5 Virtueller Demonstrator AP 6 Administrative Arbeiten.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Aufbereitung und Doponietechnik, Lehrstuhl für Deponietechnik und Geomechanik durchgeführt. Die Arbeiten haben das Ziel, Instrumentarien für die Nachweise zur sicheren Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in untertägigen Steinsalzformationen weiterzuentwickeln und für die Anwendung zu qualifizieren. Die untersuchten Instrumentarien bestehen aus 1) physikalisch fundierten Stoffmodellen, mit denen in Simulationsberechnungen das thermo-mechanische Verhalten des Wirtsgesteins unter verschiedenen Einflüssen beschrieben und verlässlich in die Zukunft extrapoliert wird; 2) Verfahrensweisen bei der Bestimmung charakteristischer Parameterkennwerte; 3) Vorgehensweisen bei der numerischen Modellierung untertägiger Strukturen im Steinsalz. Mit den Arbeiten sollen die Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung und insbesondere zum Langzeitverhalten eines Endlagersystems verbessert werden. Dazu besteht noch zwingend F&E-Bedarf zu den in AP 1-4 genannten Themen. Die Analyse, Diskussion und physikalische Beschreibung der genannten Phänomene wird durch exemplarische Simulationen mit endlagerrelevanten Detailmodellen sowie in AP 1 und 2 durch experimentelle Untersuchungen unterstützt. Abschließend werden in AP 5 die Erkenntnisse in einem komplexen gebirgsmechanischen 3D-Modell zusammengeführt und die Ergebnisse einem kritischen Vergleich unterzogen. Das Vorhaben konzentriert sich auf den WIPP-Steinsalztyp clean salt aus flacher Lagerung. Das Vorhaben besteht aus den folgenden Arbeitspaketen. Jeder Partner entwickelt in AP 1-4 sein Stoffmodell basierend auf den experimentellen Ergebnissen und gemeinsamen theoretischen Überlegungen weiter. Die Überprüfung erfolgt in AP 5. AP 1 Verformungsverhalten bei kleinen Deviatorspannungen AP 2 Einfluss von Temperatur und Spannungszustand auf die Schädigungsrückbildung AP 3 Verformungsverhalten infolge von Extensionsbelastungen AP 4 Einfluss von Grenzflächen im Steinsalz auf die Verformung (Wechsellagerung) AP 5 Virtueller Demonstrator AP 6 Administrative Arbeiten.

Subproject: Thermomechanical basis for thin glass tempering

Das Projekt "Subproject: Thermomechanical basis for thin glass tempering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Statik und Konstruktion, Fachgebiet Statik durchgeführt. Tempered glass is one of the most important goods required for solar energy conversion products, especially in photovoltaics. The market development shows that thinner tempered glasses (thickness less than 3 mm) are very promising to allow for a light, easy-to transport and easy-to mount end user product. The tempering process itself requires a huge amount of energy during the heating phase and the quenching phase. Especially the cooling phase is crucial, because forced convection with pressurized air is required in order to achieve high heat transfer coefficients that are needed to achieve the required mechanical product properties. The goal of the project is to further develop the thin glass tempering process, reduce the amount of energy required during this process and develop a thin glass photovoltaic panel prototype. The research also increases the basic knowledge to reduce the energy consumption of the traditional thick glass tempering processes. A) Thermo-mechanical analysis of the thin glass tempering process (TU Darmstadt, TU Tampere, Glaston) B) Temper process optimization for thin glass tempering by change of machinery equipment (TU Darmstadt, TU Tampere, Glaston, CentroSolar Glas) C) Mechanical analysis and production of new thin-glass PV-panels (TU Darmstadt, TU Tampere, Centro Solar).

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WABIO Technologie GmbH - Entwicklungszentrum Neukirchen durchgeführt. Die WABIO Technologie GmbH ist einer der gewerblichen Partner im Verbundforschungsvorhaben im Rahmen des Spitzen-Clusters 'BioEconomy'. Als Beitrag zu einer innovativen Gesamtlösung des Forschungsverbundes werden die besonderen Erfahrungen des Verbundpartners WABIO bei der biotechnologischen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfallbiomassen eingesetzt und projektbezogen weiterentwickelt. Aus den einzelnen Prozessschritten der geplanten Biomassekonversion sollen ausgewählte Reststoffe einer stofflichen und energetischen Verwertung in einer solchen Weise zugeführt werden, dass zielstellungsgemäß die sich ergebenden Prozessenergieanforderungen in Form von Elektroenergie, Wärmeenergie und Kälteenergie vollständig aus der Reststoffverwertung erfüllt werden können. Dabei soll zugleich ein Maximum der in den eingesetzten Biomassen enthaltenen Pflanzennährstoffe in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden können. Dazu sind Arbeitstechniken zu entwickeln und in einer als Demonstrator nutzbaren Versuchsanordnung zu demonstrieren. Gemäß dem beigefügten Ablaufplan für die Aktivitäten des Verbundpartners WABIO werden die gesamten geplanten Leistungen insgesamt 18 Arbeitspaketen zugeordnet: Neben der Aufgabe der Feinabstimmung und der laufenden Koordinierung der Arbeiten der Verbundpartner betrifft dies die Bewertung der verfügbaren prozessrückstände , die Durchführung von laborativen Untersuchungen zur energetischen Nutzungsfähigkeit dieser Prozessrückstände und dgl.

Sub project: Investigation of thermo-hydro-mechanical processes in deep crystalline rock - experiments and numerical modeling

Das Projekt "Sub project: Investigation of thermo-hydro-mechanical processes in deep crystalline rock - experiments and numerical modeling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Angewandte Geologie durchgeführt. Quantification of thermal, hydraulic and geomechanic, probably coupled, processes is very important for the understanding and characterization of natural as well as man-made processes in geosystems. The general target of this project is twofold: The analysis of processe in deep crystalline rock by employing computer modeling and experimental techniques. Modeling techniques will be used for experimental design as well as the general analysis of the flow, transport and deformation processes and finally for long-term preditions of geothermal reservoir behavior. In particular we are interested in the impact of thermo-hydromechanical processes at the reservoir scale (e.g. consolidation during hydraulic testing and thermo-mechanical effects). The modeling approach is holistic i.e. it includes thermal (RFHTM), hydraulic (RF-SM) and mechanical (RM-DM) simulation components. The software development is based on the own object-oriented computer system RockFlow/ RockMech (RF/RM). The experimental program comprises tracer tests (heat and reactive tracer) and later on hydraulic stimulation tests. The tracer experiments are intended for a quantitative characterization of the hydraulically active fracture system. Stimulation tests will be conducted to improve the hydraulic permeability in deep rocks, finally, to increase the potential for geothermal energy utilization. The holistic model approach is accessible to other work groups, who can use all available data to re-calibrate and compare models and to improve its predictability. Within this project it is intended to develop a modeling and experimental technology that will be useable for the investigation of other geothermal sites (e.g. Urach), too.

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