Das Projekt "Variable speed technology for low heat hydropower systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachbereich 16 - Elektrotechnik,Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik, Rationelle Energiewandlung durchgeführt. Objective: Aim is to modify two small hydropower plants to variable speed operation in order to increase annual energy output by improved part load efficiency and design flow. A 100 kW vertical axis Francis turbine (Kaltenburg, DE) and a new 18 kW waterwheel (Bettborn, LU) will be modified to variable speed operation by use of a AC-AC converter. There will be installed a movable free-overfall weir at the waterwheel. By an expected increase of the electricity production in the range of 10 to 20 per cent , the aim is to proof viability of improving existing low head hydro sites with this technology. Especially low head sites have high variation of head and flow. Variable speed technology allows the system to operate at maximum efficiency for a wide range of hydraulic conditions. Modern power electronics replaces complex mechanical control systems with a high need for maintenance. In wind energy, variable speed technology has already proven its advantages compared to other mechanical technologies. General Information: Unlike earlier approaches with a combination of double regulated turbines and variable speed in a new installation, in this project the combination of a Francis turbine (respectively a water wheel) in existing plants together with a frequency converter will be used to increase part load efficiency and design flow of the system. Only the new IGBT controlled converters which are now used in wind energy as well as in motive power industry appliances can guarantee a reliable variable speed operation of a normal asynchronous generator. The combination of the movable weir and variable speed operation of the water wheel will allow to optimise the power output of the plant under all conditions. The use of an IGBT converter makes it possible to compensate reactive power to improve the mains performance. Due to detailed theoretical analysis and according to the positive experience with variable speed operation in wind energy and motive power technology, the expected increase of the annual power output of the two plants is in the range of 10 to 20 per cent of the actual value. This will reduce the specific cost of the electricity by the same range. For the actual payback tariffs of many European countries, this will increase the number of feasible low head sites. The top water level control by variation of turbine speed (and so flow) will be demonstrated to show a simple, reliable and energy saving alternative to the old hydraulic systems, which are still installed in many sites. The success of the variable speed system in this plants will open a big European SME market for cheap technological improvement of small hydropower plants and low head sites. The monitored performance of the plants data will be stored in a data logger with a modem, to allow automatic down-loading from a server-PC via modem. ... Prime Contractor: Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik - IEE; Kassel; Germany.
Das Projekt "Messung der Dampf-(Luft-)Feuchte und des Tropfengroessenspektrums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Lehrstuhl und Institut für Dampf- und Gasturbinen durchgeführt. Untersuchung von Einflussgroessen auf Bildung kondensierter und mitgerissener Tropfen in Hd- und Ueberstromdampfleitungen, Nd-Turbinen, internen und externen Wasserabscheidern, Nasskuehltuermen, Atmosphaere. Die Kenntnis der Zusammenhaenge erlaubt eine Verbesserung von Turbinenwirkungsgraden, Verringerung der Abwaerme sowie Verringerung der Kuehlturmemission und damit der Umweltbelastung durch Kuehlturmschwaden.
Das Projekt "Teilprojekt Siemens Gamesa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Gamesa Renewable Energy GmbH & Co. KG durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von SGRE ist, ein neuartiges technisches System für eine dezentrale Offshore-Wind-Wasserstoff-Erzeugung zu entwickeln, mit dem eine Offshore-Windkraftanlage in der Lage ist, Wasserstoff in einer eigenen Wasserstoffplattform auf Turbinenebene zu erzeugen (die Wind2H2 Offshore Turbine). Dieses neue Windturbinenkonzept erfordert Forschungen in drei Hauptbereichen: die elektrische Konfiguration, die mechanische Konfiguration und die einzigartige Steuerung des WEA+Elektrolyseursystems, wobei hohe Standards für Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltparameter gewährleistet werden müssen.
Das Projekt "Teilvorhaben: 2.1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Fluiddynamik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Bereitstellung und Validierung eines Simulationswerkzeuges, mit dem Schadstoffemissionen (CO, NO) für sehr unterschiedliche Verbrennungssysteme mit verschiedenen Brennstoffgemischen (Methan, Wasserstoff bis 100%) effizient und genau vorhergesagt werden können. Dieses Werkzeug soll auf Methoden und Ansätzen aufsetzen, mit denen die Siemens AG in der Brennkammerentwicklung bereits über weitreichende Erfahrung verfügt, insbesondere bei der Vorhersage von Flammenstabilisierung, Schadstoffemission, Wärmebelastung und des Temperaturprofils am Turbineneintritt. Das beantragte Projekt soll daher LES-Methoden in OpenFOAM nutzen, für die bereits Siemens-spezifische Entwicklungen an verschiedenen Universitäten durchgeführt wurden - insbesondere auch an der Universität Duisburg-Essen (UDE). Eine wesentliche Beschleunigung soll erreicht werden, indem Methoden des Machine-Learning (ML, z.B. Neuronale Netze) eingesetzt werden, um die chemischen Mechanismen und Reaktionsrate zu beschreiben. Ausgehend von verschiedenen DFG- und Siemens/BMWi-Projekten (z.B. Clean Energy Center) soll dieses AG-Turbo-Projekt zuverlässige, genaue, flexible und rechenzeiteffiziente LES-Berechnungswerkzeug zur Vorhersage von Schadstoffemissionen entwickeln und validieren. Zusätzlich sollen die gewonnenen Erfahrungen und Methoden auch für die Star Software verfügbar gemacht werden.
Das Projekt "Entwicklung und Aufbau einer Modellaufwindkraftanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Fachbereich 01 Ingenieurwissenschaften I durchgeführt. Anwendung/Zielgruppe: Für Ausbildungszwecke. Reale Nutzung vor allem in Entwicklungsländern und Regionen des Sonnengürtels der Erde. Großprojekte im Planungsstadium. Projektdarstellung: Nach der erfolgreichen Erprobung eines Versuchskraftwerkes in Almeria/Spanien durch das Stuttgarter Ingenieurbüro Schlaich, Bergermann und Partner kann die Technologie als gesichert und tragfähig betrachtet werden. Ein Großprojekt in Mildura/Australien mit einem 1000 m-Kamin ist in Vorbereitung. Die Modellanlage mit einem 7 m-Kamin dient vor allem der praktischen Ausbildung von Ingenieuren am Objekt. Nach dem bekannten 'Treibhauseffekt' in einem transparenten 'Großkollektor' solar erwärmte Luft wird in einem Kamin in kinetische Energie (konvektive Strömung) und potentielle Energie (Druckabfall an der Turbine) gewandelt. Eine druckgestufte ummantelte Turbine kann bis zu 2/3 des Druckes abbauen und nutzen. Der modulare Aufbau gestattet verschiedenste Kollektor- und Speichervarianten (Nachtbetrieb) und somit die Testung realer regionaler Bedingungen. Als besondere Innovation wurde vom Projektleiter eine Kaminregulierung entwickelt, die mit Laborsystemen bedient werden kann. Umfangreiche Meßsysteme gestatten weitergehende Forschungen und praxisrelevante Simulationen. Das System wird in die Laborausbildung integriert. Es gestattet die Veranschaulichung diverser physikalischer Prinzipien.
Das Projekt "MEO-TBCs - Multikomponentige äquiatomare Oxide als Hochleistungsmaterialien für zukünftige Wärmedämmschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Flugzeuge werden auch in der mittelfristigen Zukunft mit Turbinen angetrieben werden, da alternative Antriebstechnologien noch weit entfernt von der Marktreife sind. Zwar können durch den Einsatz von synthetischen Kraftstoffen (sog. SynFuels) die Ressourcen geschont und eine CO2 neutrale Bilanz geschaffen werden, jedoch wird der weltweite Flugverkehr durch die wachsende Bevölkerung sowie den weltweiten Handel weiter ansteigen. Durch die Steigerung der Effizienz der Triebwerke kann das größte Einsparpotenzial im Treibstoffverbrauch und damit dem CO2 Ausstoß erreicht werden. Dies kann primär durch die Steigerung des Wirkungsgrades realisiert werden, was eine erhöhte Prozesstemperatur mit sich bringt. Dies ist jedoch nur mit Hilfe neuer Werkstoffe möglich. Bisher schützt eine keramische Wärmedämmschicht (WDS) aus Yttriumoxid-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) die darunterliegenden metallischen Bauteile in den heißesten Zonen der Gasturbine. Allerdings weist YSZ oberhalb von 1200 Grad Celsius nur eine begrenzte Temperaturbeständigkeit im Langzeiteinsatz auf. Eine neue vielversprechende Materialklasse für den Einsatz als WDS bei Temperaturen größer als 1200 Grad Celsius sind multikomponentige äquiatomare Oxide (multicomponent equiatomic oxides, MEOs), die aus mindestens 4 - 5 verschiedenen Kationen in äquiatomarer Konzentration bestehen und einphasig in einer einfachen Kristallstruktur vorliegen. Diese Materialklasse wird erst seit 2015 in der Literatur erwähnt und verspricht, ähnlich wie bei den metallischen multikomponentigen äquiatomaren Legierungen (oder auch Hoch-Entropie Legierungen), erfolgsversprechende Eigenschaften, vor allem hinsichtlich einer geringen Wärmeleitfähigkeit, guter mechanischer Eigenschaften und Hochtemperaturstabilität. Im Rahmen dieses Projektes soll das Potential dieser neuen Materialklasse hinsichtlich der Anwendung als Hochleistungsmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit für zukünftige Wärmedämmschichten untersucht werden.
Das Projekt "Konzentrierender Rinnenkollektor zur Bereitstellung industrieller Prozesswaerme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt, Labor für regenerative Energien durchgeführt. Entwicklung einer rinnenkonzentrierenden Solaranlage fuer die Bereitstellung von Prozesswaerme. Konstruktion und Bau eines Moduls SP1.1 mit 40 bzw 60 Spiegelflaeche. Erhoehung der Waermetraeger-Temperatur auf 350-400 Grad Celsius. Untersuchung des Wirkungsgrades. Ermittlung eines geeigneten Waermetraegers. Optimierung der Steuerelektronik. Optimierung der Messdatenerfassung. Optimierung der Kostenstruktur. Untersuchung unterschiedlicher Waermesenken wie zB Turbine, Schraubenexpansionsmaschine, Stirling-Motor, usw fuer Generatorantrieb. Erarbeiten einer Regelung fuer den Betrieb im elektrischen Netzverbund. Feldtests an der Versuchsanlage SP1.
Das Projekt "Laermentstehung und Laermminderung an Turbinenstufen mit Kuehlluftausblasung an den Turbinenleitschaufeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Strahlantriebe und Turboarbeitsmaschinen durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen Ergebnisse von Untersuchungen der Laermentstehungsmechanismen bei Geblaesen und Verdichtern auf den Anwendungsfall der Turbine mit Kuehlluftausblasung uebertragen werden. Ziel des Vorhabens ist es, Auslegungskriterien fuer die Wahl der Kuehlluftausblasung bei gekuehlten Turbinenstufen festzulegen, die zu einer Laermminderung von Turbinen beitragen.
Das Projekt "Experimentation and CFD-Contrifugal Compressor Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Strahlantriebe und Turboarbeitsmaschinen durchgeführt.
Das Projekt "CO2-Rückhaltung mit dem Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Kraftwerk Graz-Cycle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik durchgeführt. Österreich hat neben vielen anderen Industriestaaten im internationalen Kyoto-Protokoll erklärt, den Kohlendioxidausstoß zu beschränken. Die in diesem Forschungsprojekt behandelte Wärmekraftanlage soll durch die interne Feuerung fossiler Brennstoffe mit Sauerstoff dieser Aufgabe dienen. Der von H. Jericha vorgestellte 'Graz Cycle' (Jericha et al., 1987) verspricht für die interne Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff höchste Wirkungsgrade (CRIEPI, 1994). In diesem Arbeitsgebiet soll die Fähigkeit dieses Kreisprozesses untersucht werden, intern fossile Brennstoffe mit Sauerstoff zu verbrennen und mit einem Medium aus Dampf und Kohlendioxid zu arbeiten. Es besteht dadurch die Möglichkeit, das gesamte bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid durch Kondensation des Dampfes aus dem Prozeß abzuscheiden. Das Kohlendioxid kann dann gelagert oder in Zukunft als Trägermedium für Wasserstoff als Teil eines integrierten Solarenergiesystems eingesetzt werden. Im Rahmen dieses rbeitsgebietes sollen die thermodynamischen Parameter eines solchen Kreislaufes optimiert und die Auslegung der Hauptkomponenten Brennkammer und Turbomaschinen für dieses neue Arbeitsmedium untersucht werden.
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