Energiesparen und Energieeffiziente Systeme sind aufgrund der Kyoto-Beschlüsse von 1997 und verschiedener EU-Programme wie z.B. der EU-Richtlinie 'Energy Using Products' (EUP) von steigender Bedeutung. Dabei sollen nicht nur die Großverbraucher und die Industrie, sondern auch die Haushalte einen entsprechenden Beitrag leisten. Einphasen-Asynchronmotoren werden aufgrund der Robustheit und des geringen Kaufpreises sehr häufig vor allem dort eingesetzt, wo ein Antrieb mit konstanter Drehzahl laufen soll. Im Haushalt sind typische Anwendungsbereiche z.B. die Pumpen und Lüfter im Heizungsbereich. Laut der 'Wilo-Herbstkampagne: Mit Hocheffizienz gegen CO2' ist eine ungeregelte Heizungspumpe mit 605kWh/Jahr nach dem Elektro-Herd mit 876kWh/Jahr der zweitgrößte Verbraucher im Haushalt. Bei ungeregelten Heizungspumpen läuft die Pumpe mit konstanter Drehzahl, die Fördermenge wird über meist elektrisch betätigte Stellventile verändert. Dies ist in höchstem Grade ineffizient. Eine Verbesserung kann erreicht werden, indem auf die Stellventile verzichtet und die Drehzahl der Pumpe entsprechend der gewünschten Fördermenge verändert wird. Im vorliegenden Forschungsgebiet werden die Konzepte Phasenanschnittsteuerung, Schwingungspaketsteuerung (als Voll- oder Halbschwingungssteuerung ausgeführt) und Erweiterte Schwingungspaketsteuerung (Halbwellensteuerung mit der Möglichkeit eine Halbschwingung umzupolen) hinsichtlich des dabei erzielbaren Wirkungsgrades untersucht.
Am konkreten Beispiel des Bereiches der Lawinenschutzverbauung am Kriegerhorn in der Gemeinde Lech/Arlberg sollen computergestützte Modelle Windströmung und Schneeablagerungsverhalten simulieren. So soll die Schneemassenbilanz über den Winter für den Projektsbereich ermittelt werden, wobei zusätzlich Lösungsansätze für die generelle Problemstellung der Schneeverfrachtung erarbeitet werden.
Im Februar 1999 ereigneten sich im Paznauntal, Bundesland Tirol, 2 der katastrophalsten Lawinenereignisse in der österreichischen Geschichte, welche insgesamt 38 Menschenleben forderten. Die Universität für Bodenkultur Wien handelte nach diesem Unglück sofort und organisierte einen photogrammetrischen Bildflug der von den Lawinenereignissen betroffenen Gebiete. Dieser Bildflug, der am ersten Tag nach den Katastrophenereignissen mit guten Wetterbedingungen durchgeführt wurde, bildet den Kerndatenbestand eines Forschungsvorhabens, dessen Ziel eine substantielle Verbesserung der Methoden der Gefahrenabschätzung von Lawinen ist.Schwerpunkte des Projekts sind die Analyse der auf dem Photomaterial dokumentierten Lawinenereignisse (ca. 300) und die Kalibrierung eines existierenden dynamischen Lawinensimulationsmodells. Erste Simulationen des Ereignisses von Galtür haben gezeigt, dass das Modell grundsätzlich in der Lage ist, den Abgang einer Lawine im Hinblick auf die Ausbreitung, die Fließgeschwindigkeit und die mechanischen Effekte realistisch zu beschreiben. Darüber hinaus behandelt das Forschungsprojekt die Quantifizierung von Wind und meteorologischen Verhältnissen auf die Lawinenaktivität. Fernziel dieses Projekts ist die Erstellung eines räumlich expliziten Echtzeit-Lawinenvorhersagesystems auf der Grundlage von Lawinensimulationen, meteorologischen Messungen und Wettervorhersagen. Das Projekt wird von der Universität für Bodenkultur Wien und dem österreichischen Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft finanziert.
Die Steigerung der Produktivität war in der Produktionstechnik über Jahrzehnte hinweg das oberste Ziel. Aufbauend auf dem Kyoto-Protokoll von 1997 werden in der EU-Richtlinie 2006/32/EG nachhaltige Verbesserungen der Energieeffizienz in der Fertigung gefordert. Dadurch stieg der Druck der Öffentlichkeit z.B. den CO2-Ausstoß und den Energieverbrauch zu minimieren, was die Thematik der Energieeffizienz ebenfalls im Bereich der Produktion etablierte. Einige Optimierungsansätze (z.B.: Einsatz von umweltverträglichen Materialien, Reduktion des Energieverbrauchs, Minimierung der Herstellungskosten, Verkürzung der Wertschöpfungskette, Reduktion der Betriebsmittel, Reduktion des Maschinen- und Werkzeugverschleißes oder Design von Produktionshallen) waren Grundlage von vielen Forschungsprojekten und sind mittlerweile Stand der Technik in vielen Produktionen im Bereich der spanenden Fertigung. Das vorgelegte Projekt baut auf diese Kenntnisse auf und schafft durch das breitgefächerte Wissen der teilnehmenden Institute und durch den Zusammenschluss von Industriepartnern aus unterschiedlichen Branchen (z.B.: Energietechnik, Werkzeugmaschinenbau, Automation, Produktionstechnik,) ein interdisziplinäres Forschungsfeld. Die detaillierte Betrachtung und die Vernetzung der verschiedenen Ergebnisse ergeben ein ganzheitliches Konzept zur Minimierung des Energieverbrauchs entlang der Wertschöpfungskette. Optimierungsmöglichkeiten von Energieeffizienz der Produktionen und Hallen werden über fünf Phasen (Analyse, Modellierung, gekoppelte Modellierung, Optimierung und Umsetzung) und vier Ebenen (Prozess, Maschine, Produktionssystem und Gebäude) ausgearbeitet, um die Auseinandersetzung mit den Prozessen und Systemen der spanenden Industrie optimal Abbilden zu können. Im Zuge dieses Projektes wird die Analyse und Modellierung von Mikro- und Makroebenen von Produktionsstätten vorgenommen, wobei die Ausgangswerte einer Ebene die Eingangswerte der nächsthöheren Ebene sind. Schlussendlich laufen alle Daten in die integrale Simulation von zwei Produktionshallen von industriellen Projektpartnern, resultierend in einem Masterplan (Blueprint) des optimierten energieeffizienten Hallen-Modells, welches die drei Bereiche (Energie, Gebäude und Fertigung) ganzheitlich abbildet. Die Umsetzung ist sowohl bei den Industriepartnern wie auch im Versuchsfeld des Instituts für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik geplant. Die Gesamtsimulation soll in weiterer Folge als Werkzeug für produzierende Unternehmen dienen. Durch die Entwicklung der Applikation in der engen Kooperation mit der Industrie ist die Anwendung in Unternehmen, die nicht an dem Projekt teilgenommen haben, vorstellbar. Die Verwertung von Teilergebnissen wird bereits in der Projektlaufzeit angestrebt, da die Daten für die Analyse von realen Produktionsbetrieben erhoben werden. Die Optimierung passiert entlang der Wertschöpfung von den Projektpartnern und ist daher direkt für die Unternehmen anwendbar.
Generierung von Optimierungspotential durch energetische Analyse und Erstellung von Simulationsmodellen der Mikrostrukturen von Fertigungsbetrieben (Prozesse und Einzelmaschinen). Gesamtsystem-Modellierung der Produktionssysteme, Hallenlayouts und Gebäudestruktur. Gesamtsimulation durch die Zusammenführung der einzelnen Ebenen, welche den minimalen Energieverbrauch entlang der Wertschöpfungskette berechnet.
Wichtigstes Projektziel ist die Weiterentwicklung eines CFD-Modellansatzes zur Simulation der Eindüsung von Ersatzreduktionsmittel (z.B. aufbereitete Altkunststofffraktionen) in den Hochofen. Bei dieser Modellierung sollen die Kinetik der ablaufenden Reaktionen, sowie eine hohe Flexibilität bei der Wahl der Rahmenbedingungen (z.B. chemische Analyse, Partikel-/Tropfengröße, Korngrößenverteilung etc.) zur Eindüsung fester, flüssiger und gasförmiger Ersatzreduktionsmittel berücksichtigt werden können. In diesem Zusammenhang sollen eine Reihe von Simulation der Eindüsung unterschiedlicher Ersatzreduktionsmitteln unter variierenden Betriebsparametern durchgeführt werden. Der Abgleich und die Verifikation der durchgeführten Simulationen soll anhand von experimentellen Daten aus unterschiedlichen Laboruntersuchungen von Projektpartnern erfolgen.Zusätzlich soll ein neues Racewaymodell auf Basis eines Euler-Granularmodells erstellt und getestet werden.
Projektziel ist die Entwicklung einer Dienstleistung zur Unterstützung und Erleichterung von Verfahrensauswahl und Anlagenplanung im Recycling von Elektroaltgeräten (WEEE) und Altautos (ELV). Der Innovative Charakter dieser Dienstleistung begründet sich in der Entwicklung datenbankbasierter Vorgehensweisen zur Abschatzung der Materialzusammensetzung komplex zusammengesetzter Inputströme sowie in der systematischen Erfassung von Prozessdaten aller relevanten WEEE- und ELV-Recyclingprozesse. Durch die Verknüpfung und Auswertung dieser Datenbanken mithilfe der Stoffstromanalyse Ist es möglich, unterschiedliche Verfahrensvarianten ohne aufwendige Technikumsversuche zu modellieren, Simulationen für unterschiedliche lnputzusammensetzungen durchzuführen und diese unter Berücksichtigung markt- und qualitätsbezogener Parameter zu bewerten. Zu Projektende ist die Dienstleistung soweit entwickelt, dass sie als Entscheidungsgrundlage für die Auslegung neuer WEEE- oder ELV Aufbereitungsanlagen oder Anlagenerweiterungen bestehender Aufbereitungsanlagen herangezogen werden kann.
Dieses industrielle Forschungsvorhaben zielt auf die Realisierung der Rauchgaskondensation sowie der Feinstaubabscheidung bei Biomassefeuerungen ab und spricht insbesondere folgende Ziele an: Kosteneffizienz, Energieeffizienz, Erhöhung des Anteils der Biomasse, Senkung der Emissionen und Treibhausgas-Neutralität. Die Rauchgaskondensation hat bei Biomassefeuerungen den Markt noch nicht durchdrungen; bei der ins Auge gefassten klei-nen und mittleren dezentralen Anlagegröße kommt man derzeit noch ohne Feinstaubabscheidung aus (für Großanlagen gibt es dazu teure und aufwändige Lösungen); insofern ist das Vorhaben missionsorientiert. Bei Biomassefeuerungen hat die Rauchgaskondensation das Potential einer bedeutenden Energieeffizienzsteigerung, Kesselwirkungsgrade um 100 Prozent und darüber wären möglich, sofern die Niedertemperaturwärme genutzt werden kann. Zur Nutzung dieser Wärme liegt ein neuartiger, viel versprechender Lösungsvorschlag vor, der in thermodynamischen Si-mulationen untersucht und optimiert wird. Ein weiteres Problem der Rauchgaskondensation ist das Anbacken des Staubes an den Wärmetauscherflächen. Dieses Problem sowie die gewünschte Feinstaubabscheidung sollen gemäß der Innovation in einem einzigen, multifunktionalen Apparat unter dem Verzicht auf ein nachgeschaltetes (Elektro-) Filtern vor sich gehen, wobei man sich die aus der Natur bekannten Effekte der Taubildung (feinste Partikel werden zu Kondensationskeimen) und dem anschließenden Niederschlag zu Nutze macht, diese Effekte jedoch - nach der vorgeschlagenen Methode - grundlegend analysiert, verstärkt, optimiert, testet und verifiziert. Die Computational-Fluid-Dynamic (CFD)-Simulation stellt dazu ein wertvolles Werkzeug dar, sie muss aber weiter modelliert und geschärft werden. Im Technikum wird der vom Industriepartner gefertigte innovative Versuchsapparat hinter Pellet- bzw. Hackschnitzel-gefeuerten Kesseln (mit einer Kesselleistung von ca. 100 kW) betrieben und getestet, um die Ergebnisse der Simulationen zu verifiziern und praxisnahe Erfahrungen zu sammelt. Der Frage der korrosionsbeständigen Werkstoffe wird von Anfang an Aufmerksamkeit gezollt. Mehrere Verbesserungs- und Re-Design - Maßnahmen sind ein-kalkuliert. Im Vergleich zum Stand der Technik ist der innovative Apparat kosteneffizient, multifunktional, Platz sparend, geräuschlos und bedienerfreundlich.
Ziel dieses Projektes ist es das Mischverhalten sowie die Performance von Rührsystemen in Biogasanlagen zu erfassen, und mittels CFD-Simulation mathematisch darzustellen. Von diesen Computer-Simulationen kann das aktuelle Mischverhalten abgelesen werden. Daraus können Rückschlüsse auf optimale Reaktorgeometrien und Positionierung von Rührsystemen, optimale Rührwerkskombinationen sowie minimierter Energieeinsatz abgeleitet werden. Prinzipiell sollen mindestens 2 Biogasanlagen mit unterschiedlichen Rührwerksystemen er-fasst werden. Die rheologische Beschreibung der Fermenterinhalte (Gärgut) wird basierend auf bestehen-den Daten verfeinert und präzisiert. In Abhängigkeit von Korngrößenverteilungen (Halmlän-gen etc.) sowie eingesetzten Substraten wird die Viskosität sowie das rheologische Verhal-ten experimentell erfasst. Durch die Datenaufnahme bei bestehenden Biogasanlagen (Reaktor- und Rührwerksgeometrien) kann in einem ersten Schritt das aktuelle Mischverhalten dargestellt werden. Da-durch können Hinweise auf die Optimierung der in diesem Projekt beteiligten Biogasanlagen hinsichtlich Mischgüte und Energieeinsatz abgeleitet werden. Die CFD-Modelle werden durch ein Validierungsverfahren überprüft. Durch punktuelle Zuga-be von Bacillus globigii werden Rührkessel-Response-Kurven aufgenommen. Das Grundmodell der CFD-Simulation wird dann soweit modifiziert damit Aussagen über folgende Fragestellungen getroffen werden können: Optimierung Mischverhalten bei bestehenden Anlagen Optimierung Rührwerkgeometrie im Fermenter Minimierung Energieeinsatz bei bestehenden Rührsystemen Optimales Rührsystem bei landw. Biogasanlagen Endprodukte: Für bestehende Konzepte/Betreiber Leitfaden zum optimalen Misch-Algorithmus Hinweise auf Totzonen Minimierter Energieeinsatz bei optimaler Erreichung des Mischzieles Für Neu-Konzepte / Konstrukteure Einsatzgrenzen von Rührwerk-Systemen (Langsam-, Schnellläufer; Propeller-, Paddelrühr-werke, Mischung aus diesen Gruppen) Beste Anordnung im Fermenter Minimierter Energieeinsatz
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