Ursache für Geruchsbelästigungen aus Kanalisationen sind lange Aufenthaltszeiten durch Kombination von Pumpwerken, Druckleitungen und Freispiegelkanalisationen. Der dabei entstehende Schwefelwasserstoff greift zudem Bausubstanz an. Ziele des Forschungsvorhabens: - Darstellung der Probleme der Kommunen hinsichtlich Geruch und Korrosion (G+K) - Entwicklung Vorgehensmodell zur vorausschauenden Erkennung des Gefährdungspotenzial für G+K im Entwässerungssystem - Vergleich verschiedene Berechnungsansätze zur Sulfidentwicklung - Weiterentwicklung Sulfidprognosemodell der Firma Unitechnics (UT) - das Sulfidprognosemodell (UT), sowie weitere Modelle an einem Referenzgebiet zu testen - Kalibrierung und Validierung des Prognosemodells Durchführung von Untersuchungen zu Datengenauigkeit/-relevanz - Benennung von konkreten Maßnahmen zur Einbeziehung in Sanierungs- und Generalentwässerungsplanung Der Nutzen dieses Projektes besteht darin, eine Vorgehensweise zur Abbildung der geruchs-/und korrosionsbildenden Prozesse im Kanal zu entwickeln und mit diesem Baustein GEPs oder Sanierungsplanungen zu ganzheitlichen Planungen zu ergänzen. P 1-Grundlagen Zusammenstellung der Grundlagen zu G+K in Entwässerungssystemen. P 2-Vorgehensmodell Erarbeitung Vorgehensmodell zur Erkennung von für G+K gefährdeten Bereichen zur Ableitung des weiteren Untersuchungsbedarfs. P 3-Modellierung Zusammenstellung und Bewertung der unterschiedlichen vorhandenen Modellansätze. Vergleichende Berechnung an einem Testgebiet. Vergleichende Berechnung mit Modell der Firma UNITECHNICS - das Modell wird hierfür erweitert und kalibriert um Datengenauigkeit und Datenrelevanz überprüfen zu können. P 4-Maßnahmenkatalog Erstellung Maßnahmenkatalog mit konkreten Handlungsempfehlungen. Erst durch die im Projekt entwickelte Vorgehensweise wird es möglich werden von vornherein abzuschätzen, welche Maßnahme den meisten Nutzen verspricht, daher müssen planerische Maßnahmen, bauliche und betriebliche untersucht werden.
Abwasserpumpen werden derzeit meist in Zweipunktsteuerung betrieben, was große Reibungsverluste und damit auch hohe Energiekosten zur Folge hat. In der ersten Projektphase (AZ 29356/01) wurden deshalb häufig vorkommende Szenarien untersucht und Strategien zur energieoptimalen Förderung von Abwasser mittels drehzahlregelbarer Pumpen bestimmt. Um die Strategien einem Praxistest zu unterziehen, wurde eine Pumpstation mit Steuerungselementen nachgerüstet. Zudem wurden Zulaufmengen erhoben und ausgewertet, da sie bei der Implementierung der Strategien eine große Rolle spielen und zur Bestimmung des Energieeinsparpotenzials genutzt werden konnten. Es zeigte sich, dass durch den optimalen Einsatz eines Frequenzumrichters in der Pumpstation Prerow eine jährliche Energieeinsparung in Höhe von ca. 25% gegenüber der Zweipunktsteuerung erreicht werden kann. Ziel der zweiten Projektphase ist es die Praxistauglichkeit und das theoretisch ermittelte Einsparpotenzial unter Betriebsbedingungen nachzuweisen. Darüber hinaus sollen die bei Einsatz eines Frequenzumformers veränderten Betriebsverhältnisse und aufkommenden Probleme untersucht sowie Lösungsmöglichkeiten entwickelt und umgesetzt werden.
In der zweiten Projektphase konnte das theoretisch ermittelte Energieeinsparpotential in Höhe von 25% durch den Einsatz eines Frequenzumrichters in der Praxis nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass eine Verminderung der Drehzahl nicht mit einer erhöhten Bildung von Ablagerungen einhergehen muss. Die in der Praxis ermittelte Anlagenkennlinie war sowohl bei einem Frequenzumrichterbetrieb als auch bei der herkömmlichen Zweipunktsteuerung nahezu identisch. Zur weiteren Analyse der Auswirkungen der Drehzahlregelung auf das Sedimentationsverhalten in Druckrohrleitungen sind weitere Tests in Pumpstationen durchzuführen, die nicht über geschnittenes Abwasser verfügen.
Ziel des Vorhabens war die Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Ultraschallprüfungen in Bezug auf den Nachweis von Spannungskorrosionsrissen in Mischnähten. Die Ergebnisse ermöglichen eine erste Bewertung des Nachweisvermögens der verwendeten Ultraschallprüfung für Spannungskorrosionsrisse parallel zur Schweißnaht in Mischnähten. Die Standardultraschallprüftechnik ist in der Lage realistische Testfehler mit ausreichendem Signal-Rausch-Verhältnis nachzuweisen.
Rund ein Viertel des weltweiten industriellen Stromverbrauchs wird derzeit von Pumpensystemen benötigt. Insbesondere Abwasserpumpstationen werden oftmals nicht energieeffizient betrieben. Ein Grund dafür ist die ineffiziente Steuerung der Pumpen, welche meist in Abhängigkeit vom Wasserstand in der Pumpenvorlage in Zweipunktsteuerung erfolgt und mit großen Reibungsverlusten verbunden ist. Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung der Pumpen ermöglicht hier beachtliche Energieeinsparungen. Ziel des Projektes war es verschiedene Ablaufszenarien zu analysieren und hinsichtlich ihrer Energiebilanz zu optimieren.
In diesem Projekt konnten für verschiedene Anwendungsfälle Möglichkeiten zur Berechnung des Energieeinsparpotentials beim Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen in der Abwassertechnik entwickelt werden. Darüber hinaus wurden Strategien entwickelt, die dieses Einsparpotential größtmöglich ausschöpfen. Mithilfe der dynamischen Optimierung konnte in einer Simulation eine Energieeinsparung von 26% prognostiziert werden.
Zur Umsetzung der entwickelten Strategien wurde das HPW Prerow mit einer drehzahlregelbaren Pumpe, einem Frequenzumrichter und einem Sinusfilter ausgestattet. In den folgenden Praxistests sollen die Strategien auch hinsichtlich der Gewährleistung der Betriebssicherheit überprüft und optimiert werden.
Sinkende Energieressourcen und damit einhergehend steigende Energiepreise sowie verschärfte Abgasrichtlinien stellen Baumaschinenhersteller vor die Herausforderung, die Energieeffizienz ihrer angebotenen Produkte in den Fokus zu nehmen. Hierzu gibt es eine Vielzahl von Einzelanstrengungen der am Markt agierenden Firmen, aber es fehlt ein Ansatz, der Grundlagenerkenntnisse aufbereitet und ganzheitlich analysiert. Das Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen der Rheinisch- Westfälischen Technischen Hochschule Aachen wird mit dem Projekt 'Steigerung der Energieeffizienz in der Arbeitshydraulik mobiler Maschinen (STEAM)' erstmalig eine ganzheitliche und systematische Betrachtung der Energieeffizienzsteigerung der Arbeitshydraulik von mobilen Maschinen durchführen. Dabei werden der gesamte Antriebsstrang von der Verbrennungskraftmaschine bis zur eigentlichen Arbeitshydraulik ausgewertet und die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt. STEAM belastet die Verbrennungskraftmaschine unabhängig vom Arbeitszyklus mit dem gleichen Lastmoment bei gleichbleibender Drehzahl, so dass diese stets im optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Hierdurch lässt sich nicht nur der Kraftstoffverbrauch sondern auch die Abgasemissionen reduzieren. Um den Konstantdruck energieeffizient an den Lastdruck der einzelnen Verbraucher anpassen zu können, wird eine zweite Konstantdruckleitung (Zwischendruckleitung) verwendet. Die hierdurch insgesamt drei zur Verfügung stehenden Druckleitungen können flexibel auf Kolbenboden- und Stangenseite des Zylinders verschaltet werden. Durch die neun möglichen Verschaltungen wird die abzudrosselnde Energie minimal gehalten. STEAM ist zudem in der Lage aufgrund seiner Hoch- und Mitteldruckleitung, die potentielle Energie des Auslegers und die kinetische Bremsenergie des Drehwerks zurückzugewinnen. Hierzu wird die Energie in die Druckleitungen zurückgespeist und kann in die angeschlossenen Druckspeichern zwischengespeichert werden. Alternativ kann sie direkt für andere an den Druckleitungen angeschlossenen Verbrauchern genutzt werden. Entsprechend muss der Verbrennungsmotor bzw. die Hydraulikpumpe diesen zurückgewonnenen Energieanteil nicht zur Verfügung stellen, was zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt. STEAM nutzt einfache und effiziente Komponenten, wie beispielsweise Konstantpumpen, die aufgrund der Druckspeicher an den Konstantdruckleitungen nicht auf Eckleistung ausgelegt werden müssen. Dies führt dazu, dass die Komponenten im Zusammenspiel mit der konstanten Belastung der VKM im Volllastbereich betrieben werden, was zu einer maximal möglichen Energieeffizienz der Einzelkomponenten führt. Ziel des durch das BMBF im Rahmen des VIP-Programms geförderten Projekts ist die Validierung des STEAM-Systems anhand einer realen Baumaschine. Dieser Demonstrator (Bagger) soll die praktische Funktionsfähigkeit beweisen und im Erfolgsfall der industriellen Forschung und Entwicklung neue Impulse geben.