Untersuchung von Stroemungsarten (mit und ohne Rueckstroembereich, mit und ohne periodische Schwingungen), die moeglichst hohe Energieumsetzungsdichten bei der Verbrennung von schadstoffbeladenen Abgasen und Abluft erlauben. Dazu Turbulenzuntersuchungen ('Mikro'- und 'Makro'-Turbulenz) mittels Hitzdrahtanemometrie (Untersuchung dreidimensional) bei verschiedenen Geometrien von Brennkammern.
Während der letzten Jahre wurde Salpetrige Säure (HONO) als eine Hauptquelle von OH-Radikalen in der unteren Atmosphäre erkannt. Da das OH Radikal für den Abbau der meisten Schadstoffe und die Bildung von Photooxidantien, wie z.B. Ozone, verantwortlich ist, sind die Identifizierung und die Quantifizierung von atmosphärischen HONO-Quellen von großer Bedeutung. Basierend auf Laborstudien wurden hauptsächlich bodennahe HONO-Quellen vorgeschlagen, um die unerwartet hohen HONO-Tageskonzentrationen in der unteren Atmosphäre zu erklären. Daraus resultierende vertikale Flussmessungen von HONO über atmosphärischen Oberflächen werden jedoch nur selten durchgeführt. Zudem wird hierbei auf Grund fehlender schneller und empfindlicher HONO-Messgeräte meist nur die aerodynamische Gradientenmethode eingesetzt, die mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Daher soll im Rahmen des hier beantragten Projektes ein REA (Relaxed Eddy Accumulation) System, zur Quantifizierung vertikaler Flüsse salpetriger Säure (HONO) entwickelt und erprobt werden. Es soll ein Zweikanal-Messgerät aufgebaut werden, das auf dem LOPAP (Long Path Absorption Photometer)-Messprinzip basiert und das mit einem mikrometeorologischen Einlasssystem gekoppelt wird. Hierbei werden zwei schnelle Magnetventile mit Hilfe eines Ultraschallanemometers gesteuert und somit die beiden Kanäle für jeweils auf- und absteigende Luftmassen beprobt. Zusätzlich werden in einem dritten Kanal chemische Interferenzen bestimmt und zur Korrektur der Messsignale verwendet. Parallel zum Aufbau der Hardware soll für die Steuerung der Ventile und die Datenerfassung der meteorologischen Daten eine passende Software entwickelt werden. Das Gerät wird zunächst an der BUW auf seine technische Funktionalität getestet und optimiert. Zum Ende des Projektes sollen dann mit Hilfe des Messgerätes und begleitenden anderen Spurengasmessungen Tagesquellen von HONO über einem landwirtschaftlich genutzten Feld in Grignon (Frankreich) identifiziert und quantifiziert werden. Die gewonnenen Daten sollen mit Ergebnissen aus HONO-Gradientenmessungen verglichen werden, die im Rahmen eines früheren DFG-Projekts des Antragstellers am selben Messort gewonnen wurden.
Optische Verfahren und Messeinrichtungen; Bereitstellung optischer Messverfahren zur Messung der Verteilung von Konzentration, Teilchengroesse und -geschwindigkeit sowie zur Sichtbarmachung von Bewegungsablaeufen in mehrphasigen Systemen; Methode: Hochfrequenzkinematographie/Spark-Tracing-Verfahren/Laser-Doppler-Anemometrie/Streulichtmessverfahren/Holographie/Extinktionsmessungen.
Die Ziele des Forschungsvorhabens sind es festzustellen, wie sich Vereisung auf Messgeraete und Windkraftanlagen auswirkt und geeignete Gegenmassnahmen zu entwickeln. Hierzu sind insbesondere folgende Fragen zu beantworten: - wie verhalten sich WKA und Messgeraete bei Vereisung, - mit welchen Messgeraeten kann Vereisung bzw. Eisansatz an WKA festgestellt werden, - welche Sicherheitsrisiken resultieren aus Eisansatz (z. B. Abschleudern von Eisstuecken, Schaeden an WKA bei veraenderter Geometrie der Fluegel, bei einseitiger mechanischer Belastung), - wie gross ist die Energieeinbusse durch gestoerten Betrieb bei Vereisung, - mit welchen Verbesserungen an WKA und Messgeraeten kann dem Problem der Vereisung begegnet werden (beheizte Anemometer, beheizte Rotorblaetter) , Beschichtung von Rotorblaettern , - welche meteorologischen und standortspezifischen Faktoren fuehren zu Vereisung, Erarbeitung von Vereisungskarten, - haben unterschiedliche Arten der Eisbildung unterschiedliche Wirkungen.
Emission und Ausbreitung von Pollen heimischer Baumarten sind bedeutende Prozesse, denn einerseits gehören Baumpollen zu den wichtigsten im Frühjahr aktiven Allergenen des Menschen, und andererseits ist die Pollenausbreitung ein entscheidender Prozess im Lebenszyklus der vorwiegend windbestäubten Bäume gemäßigter Breiten. So ist die Pollenausbreitung unverzichtbar für Bestäubung, Reproduktion und natürliche Regeneration und darüber hinaus für den Genfluss und die genetische Vielfalt innerhalb und zwischen Waldbaumpopulationen. Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist die Analyse derjenigen meteorologischen Faktoren, welche die lokale Freisetzung und Ausbreitung von Baumpollen in einem typischen mitteleuropäischen Mischwald beeinflussen und die Entwicklung eines funktionellen Modells zur Pollenemission. Hierzu werden Messungen der Pollenkonzentration und meteorologischer Faktoren in einer hohen zeitlichen Auflösung auf drei Höhenstufen eines 30 m hohen Messturmes im 'Lehrforst Rosalia' in Ostösterreich durchgeführt. Der Pollenkollektor besteht aus drei speziell für diese Fragestellung entwickelten aktiven Probenahmeeinheiten, die eine gleichmäßige Pollensammlung aus allen Richtungen und eine hohe zeitliche Auflösung ermöglichen. Die meteorologische Ausstattung besteht aus drei Ultraschall Anemometern und konventionellen Temperatur-, Strahlungs-, und Feuchtesensoren, welche die meteorologischen Daten in denselben Höhen aufnehmen wie die Pollenkonzentrationen (über dem Kronendach, im Kronenbereich und am Waldboden). Zusätzlich zur Messkampagne soll der Pollentransport mit einem Lagrange-Partikel Modell simuliert werden. Die dafür erforderlichen Trajektoren werden mit einem diagnostischen Windfeldmodell auf Grundlage umliegenden synoptischer Messstationen erzeugt. Die zu erwartenden umfangreichen Daten werden signifikant beitragen: a) zu einem besseren Verständnis der Pollenemission verschiedener mitteleuropäischer Baumarten, b) zu einem funktionellen Verständnis der tageszeitlichen Variation der Pollenfreisetzung in Abhängigkeit von den meteorologischen Parametern, c) zu unserem Wissen über den horizontalen und vertikalen Pollentransports innerhalb und über der Bestandesschicht, und d) zur Möglichkeit Pollenkonzentrationen mit einem Lagrange-Partikel Modell zu simulieren. Die Ergebnisse des Projekts sind die Grundlage für eine neue Generation von Modellen zur Simulation der Pollenausbreitung. Derartige Modelle sind wichtige Werkzeuge für forstwissenschaftliche Fragestellungen und im Landschaftsmanagement, zur Vorhersage und zum Monitoring von allergieauslösenden Pollen und für Risikoanalysen zum Einsatz genetisch modifizierter Bäume.
Der Anlass für die Erweiterung um die TU München (TUM) als zusätzlichen Projektpartner sind neuartige Forschungsperspektiven, die sich erst seit Mai 2013 durch die Einrichtung des Lehrstuhls für Windenergie an der TUM eröffnen. Einerseits ist es in Windkanalversuchen mit hochwertigen Windenergieanlagenmodellen möglich durch systematische Variation von Anlagenparametern unter reproduzierbaren Laborbedingungen eine experimentelle Absicherung und Stärkung der neu entwickelten Modelle zur Nachlaufablenkung und den darauf aufbauenden Regelungsverfahren zu erzielen. Andererseits sollen durch einen neuartigen Beobachteransatz die im Projekt entwickelten Regelungsverfahren leistungsfähiger in der Praxis umgesetzt werden können. Insgesamt wird die geplante Erweiterung des Projekts um die TUM die auch international führende Position des Projekts weiter stärken, die Vernetzung der deutschen Windenergieforschung fördern und die Verwertungsaussichten einschließlich der Schutzrechtssituation für die deutsche Windenergieindustrie weiter verbessern. In der ersten Phase werden Windgeschwindigkeitsmessungen vor und hinter einer Modellturbine im Windkanal durchgeführt. Zur Verwirklichung dieses Ziels werden LiDAR-Geräte von ForWind-OL entwickelt und zur Verfügung gestellt. Diese Messergebnisse werden zur Validierung von Nachlaufmodellen und Regelungsstrategien genutzt. In der zweiten Phase wird ein multifunktionaler Individual Pitch Control (IPC) Algorithmus entwickelt und in Windkanalversuchen validiert. Zusätzlich werden Versuche genutzt, um den Effekt aktiven Gierens und aktiver Blattverstellung auf die Nachlaufablenkung zu verstehen. Die TUM wird außerdem einen Wind-Beobachter, welcher Windinterferenzzustände am Rotor erkennt, entwickeln und validieren. Die dritte Phase wird zur Demonstration der gesamten Windturbinen- und Windpark-Regelungstechnologie genutzt. Versuche werden im Windkanal durchgeführt.
DFWind Phase 1 dient zur Vorbereitung der forschungstechnischen Ertüchtigung der vom Nds. MWK geförderten Basisinfrastruktur. Durch die angestrebte Ausstattung sowie die multidisziplinäre Erfahrung der beteiligten Partner soll eine in dieser Kombination bislang weltweit einzigartige Basis zur ganzheitlichen Erforschung und Weiterentwicklung der Windenergiegewinnung und -nutzung geschaffen werden. Ausarbeitung der forschungstechnischen Basisinstrumentierung der Windenergieanlagen und Spezifikation der experimentellen Anlagenregelung. Entwicklung einer Datenerfassung für das Verbundprojekt. Aufbau von Messgeräten zur Erfassung von Wind, Turbulenz, Temperatur und Feuchte (niederfrequente Profil- und Windfeldmessungen, hochfrequente Punktmessungen). Aufbau von akustischer Messtechnik. Vorbereitung eines Systems zur Überwachung der Herstellung der Rotorblätter. Aufbau eines Structural Health Monitoring Systems zur Schadenserkennung an Rotorblättern und Vorbereitung zu deren aerodynamischer Vermessung. Aufbau eines Subkomponentenprüfstands zum Vorbereiten der Gesamtstrukturtests und der strukturellen Bewertung der Klebschichten in Rotorblättern.
In diesem Projekt werden die Flüsse und Profile der Wärme und des Impulses in der atmosphärischen Grenzschicht charakterisiert, und zwar mit Messungen, die in Zusammenarbeit mit dem FINO-Projekt in der deutschen Nordsee durchgeführt werden. Innerhalb der FINO-Projekts der deutschen Bundesregierung werden vom Germanischen Lloyd Windenergie Forschungsplattformen im deutschen Teil der Nord- und Ostsee aufgebaut, um Informationen, die für die Nutzung der Windenergie auf See gebraucht werden, zu gewinnen. Als Teil dieses Projekts führt das Deutsche Windenergie Institut (DEWI) Messungen der meteorologischen Bedingungen über dem Meer mit einem 100 m hohen Messmast 45 km nördlich der Insel Borkum durch. Ziel dieser Untersuchungen ist es, Daten zur Charakterisierung der Windverhältnisse für die Planung von Windparks zu bewinnen. Das meteorologische Messprogramm des FINO-Projeks wird in dem hier beschriebenen Projekt erweitert durch Nutzung von hochauflösenden Ultraschallanemometern mit Wiederholungsraten von 50 Hz. Drei Anemometer in unterschiedlichen Höhen sind verfügbar, von denen eines in diesem Projekt finanziert worden ist. Diese werden verwendet, um den vertikalen Wärme- und Impulsfluss für wissenschaftliche Untersuchungen zu bestimmen. Die mit diesen Messungen gewonnenen Flussdaten werden zusammen mit den verfügbaren Profildaten genutzt, um die Anwendbarkeit üblicher meteorologischer Modelle (Monin-Obukhov Theorie und Fluss-Profil Relation) zu prüfen. In früheren Untersuchungen mit Daten der Station Roedsand in der Ostsee wurden bedeutende Abweichungen dieser Modelle von den Messungen gefunden. Die in diesem Projekt vorgenommene erste Analyse der FINO Daten lässt vermuten, dass der Einfluss thermischer Effekte über der Nordsee geringer ist als über der Ostsee. Mit diesen Forschungen wollen wir zum wissenschaftlichen Verständnis der Strömungen in der küstennahen marinen Grenzschicht der Atmosphäre beitragen und Kenntnisse erwerben, die wichtig für eine erfolgreiche Nutzung der Windenergie auf See als Teil der zukünftigen deutschen Energieversorgungsstrukturen sind.
Ziel des Teilprojektes ist ein detailliertes und mechanistisch fundiertes Verständnis der Wirkung von hydrodynamischen Randbedingungen und physiko-chemischen sowie biologischen Einflussfaktoren auf die Einzelprozesse des Schwebstofftransports. Erosion, Flockenmechanismus und -verhalten in Suspension und Deposition. Ebenso wird die Bedeutung dieser Prozesse für den mit der Schwebstoffdynamik gekoppelten Stoffumsatz am Beispiel mehrerer Belastungsstoffe (u.a. PAK, Zink) analysiert. Die Untersuchungen werden in einem Laborkosmos (differentielle Turbulenzsäule) unter definierten und reproduzierbaren turbulenten und dichtevariablen Randbedingungen der fluiden Phase über ein weites Spektrum von Raum- und Zeitskalen durchgeführt. Dazu werden künstliche und natürliche Sedimente ohne und mit Kontamination als Bodenschicht eingebracht. Die Untersuchung der Detailprozesse in Abhängigkeit der Hydrodynamik erfolgt mittels Laser-Doppler-Anemometrie und videometrischer Verfahren. Neben dem grundlagenorientierten Aspekt der Identifikation sensibler Parameter, steht die praktische Umsetzung der Erkenntnisse in numerischen Modellen zur Simulation von Schwebstofftransport und Schadstoffdynamik.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 70 |
| Europa | 9 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 32 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 70 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 70 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 62 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 55 |
| Webseite | 15 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 36 |
| Lebewesen und Lebensräume | 46 |
| Luft | 57 |
| Mensch und Umwelt | 70 |
| Wasser | 36 |
| Weitere | 70 |