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.
Um die Auswirkung baulicher Massnahmen auf die Durchlueftung von Innenstadtbereichen zu ermitteln, sind bei Verwendung hydraulischer Modelle spezielle Versuchstechniken erforderlich: Neben der Notwendigkeit, auch sehr geringe Stroemungsgeschwindigkeiten moeglichst stroemungsfrei auszumessen, ist die Simulation von Dichtestroemungen einschliesslich der Nachbildung von Kaltluftproduktion und Waermeabgabe durch die Baukoerper nachzubilden. Fuer die Messung von niedrigen Geschwindigkeiten kommen in Ergaenzung zu Laser- und Heissfilmanemometrie lediglich optische Methoden wie z.B. Wasserstoffblaeschenbeobachtungen in Frage. Fuer die Simulation der Dichtestroeme scheidet die prinzipiell moegliche Methode, auch im hydraulischen Modell mit Waerme zu arbeiten, aus, da wegen der Einhaltung der Aehnlichkeitsgesetze eine ca. zehnfache Temperaturspreizung erforderlich waere. Abhilfe schafft hier die Verwendung von chemischen Zusaetzen, welche nach Bedarf die Dichte des Wassers vergroessern oder verringern. Erste Erfahrungen mit rechnerisch erfassbaren Versuchsbedingungen, wie z. B. Schleusenfuellungsversuche oder Abfluss eines Dichtestromes ueber eine Schwelle zeigen ermutigende Ergebnisse fuer diese Art der Experimentiertechnik.
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.
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.
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.
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.
Die Entwicklung eines laserbasierten interferometrischen Basismoduls zur eindimensionalen Windmessung für die lastreduzierende Regelung einer Windenergieanlage zielt darauf ab, die Einschränkungen der hinter dem Rotor platzierten Sensorik (Windfahne, Anemometer) zu überwinden und dabei kostentechnisch in der Größenordnung von Standard-Anemometern zu liegen. Das Basismodul soll flexibel erweiterbar sein, um auch bei Bedarf komplexere Messungen durchführen zu können und um das Modul in der Lehre einsetzen zu können. Im Rahmen des Teilvorhabens soll die Entwicklung des optischen Messkopfes (1), die Auslegung des optisch-elektrischen Frontends (2), die Programmierung der Hardware (3) und die Zusammenführung aller Teilkomponenten zu einem Gesamtsystem (4) erfolgen. Die Hochschule Bremerhaven kooperiert im Rahmen des Verbundprojektes mit dem Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) und dem Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES).
Die Entwicklung des interferometrischen Basismoduls zur eindimensionalen Windmessung zielt darauf ab, die Einschränkungen der hinter dem Rotor platzierten Sensorik (Anemometer) zu überwinden, um eine lastreduzierende Regelung von Windenergieanlagen zu ermöglichen. Herzstück des Basismoduls ist ein kontinuierlich-emittierender Laser mit festgelegter Kohärenzlänge und hinreichend hoher Ausgangsleistung. Dieser ermöglicht die Umsetzung der Messung in einem definierten Volumen vor der Windenergieanlage, dessen Größe von der Kohärenzlänge des Laserlichts bestimmt wird. Im Projekt soll ein möglichst einfacher und damit kostengünstiger Faserlaser zum Erreichen der benötigten Parameter gefunden, untersucht und hinsichtlich des Einsatzes anhand eines Demonstrators evaluiert werden. Neben der erwähnten Entwicklung des Faserlasers (1) sollen die Implementierung eines flexibel erweiterbaren Anlagenschnittstellenkonzeptes (2), die Erarbeitung einer Strategie zur Lastreduzierung durch prädiktive Steuerung (3) und die Verifizierung des Basismoduls anhand von Feldmessungen (4) erfolgen.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Demonstration einer neuen, energie- und ressourceneffizienten Dunstabsaugung für Walzgerüste. Durch eine gerichtete Absaugung können dabei erhebliche Energieeinsparungen realisiert werden. Das gesetzte Ziel ist eine Reduktion der Absaugvolumina um mindestens 50Prozent gegenüber dem aktuellen Stand der Technik. Im Rahmen des Projektes wird eine Demonstrationsanlage errichtet, um dieses Ziel darzustellen. An einer Versuchsanlage sollen experimentell Grundlagen zur Entstehung der Walzöldämpfe durchgeführt werden, wobei die C-Konzentration mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) gemessen wird. Dieselben Messungen werden in Kombination mit der Messung von Strömungsgeschwindigkeiten mit einem Ultraschall-Anemometer an verschiedenen produzierenden Walzanlagen durchgeführt. Mit diesen Daten wird ein CFD-Modell des relevanten Bereiches erstellt, um bei der Entwicklung den Umweg über Versuchsaufbauten zu vermeiden. An dem Modell werden Einzelmaßnahmen entwickelt, um das Absaugvolumen zu reduzieren und die Walzöldämpfe nahe ihrem Entstehungsort zu erfassen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Vermeidung von explosionsfähigen Gemischbildungen. Diese Einzelmaßnahmen werden zu einem Konzept ausgearbeitet und in einer Demonstrationsanlage umgesetzt, die im Rahmen des Projektes aufgebaut und betrieben wird. Abschließend werden an dieser Anlage Messungen durchgeführt, um das Ergebnis quantitativ darstellen zu können.
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