Ausgangssituation/Problemstellungrn Die für Trocknung von Papier eingesetzte Energie wird - abgesehen von den durchaus nicht unbeträchtlichen Wärmeverlusten in der Trockenpartie - fast ausschließlich zur Erwärmung und - zu einem erheblich höheren Anteil - zur Verdampfung des Wassers benötigt, das die Bahn aus der Pressenpartie mitbringt.rnUm die hierfür aufgewendete, im abgeführten Dampf gebundene Energie zurückzugewinnen, muss der in der Haubenabluft enthaltene Dampfanteil möglichst vollständig kondensiert wer-den (was bedeutet, dass sich die Energie nach der Kondensation in dem Medium befindet, das die Haubenabluft gekühlt hat). Dabei ergeben sich eventuell eine operative und mit Ge-wissheit eine energetische Schwierigkeit:rn- Inhaltsstoffe der Haubenluft könnten Anbackungen oder Korrosion im Kondensator verursachen und dessen Wirkungsgrad reduzieren. rn- Die Qualität (also der technisch verwertbare Anteil der zurück gewonnenen Wärme = Exergie) und die Quantität der zurück gewonnenen Wärme folgen gegenläufigen Tendenzen: rn- Mit zunehmender Kondensationstemperatur steigt die Exergie der zurück gewonnen Wärme an. rn- Mit abnehmender Kondensationstemperatur steigt die - wegen ihrer tiefen Tempera-tur zunehmend wertlose - zurück gewonnene Wärmemenge an. rnrnForschungsziel/ForschungsergebnisrnZiele des Projekts sind rn- die Analyse und Bewertung des Problempotenzials der Inhaltsstoffe des Kondensats der Haubenluft auf die Arbeitsweise des Kondensators,rn- die Entwicklung und Erprobung eines Bilanzmodells auf Basis von Messwerten für die Papiertrocknung, rn- die Identifikation technisch-wirtschaftlich sinnvoller Lösungen des Zielkonflikts zwi-schen Menge und Qualität der rückgewinnbaren Energie, rn- die Bewertung des erreichbaren Potenzials an rückgewinnbarer Energie als Ersatz für Fremdenergie anhand von Fallbeispielen mittels dem Bilanzmodell und rn- die Abschätzung der technischen Realisierbarkeit sowie der Wirtschaftlichkeit der zur Nutzung dieses Potenzials erforderlichen Maßnahmen.rnrnAnwendungen/Wirtschaftliche BedeutungrnWärmeverluste über die Haubenabluft werden üblicherweise als unvermeidlich betrachtet und treten heute an allen Papier- und Kartonmaschinen auf. Die mittel- und langfristig zu er-wartende Entwicklung der Energiepreise legt es nahe, intensiv nach Möglichkeiten zu su-chen, dieses Energiepotenzial wirtschaftlich zu erschließen und damit den Fremdenergiebe-zug zu reduzieren. Betroffen von dieser Situation und damit potentieller Nutzer der ange-strebten Forschungsergebnisse ist also die gesamte Papier produzierende Industriern
Bei modernen Zellstoffabriken (Sulfit) ist der groesste Anteil der Verschmutzung im Abwasser in den Kondensaten der Laugeneindampfung sowie in den Abwaessern der Bleicherei enthalten. Von den Inhaltstoffen her ist das Kondensat sehr gut, das Bleichereiabwasser nur in bestimmten Faellen dem anaeroben biologischen Abbau zugaenglich. Neben den biologisch abbaubaren Stoffen sind jedoch auch toxische Stoffe im Abwasser, die den anaeroben Abbau stark behindern koennen (SO2, Ligninverbindung, Cl). Seit einiger Zeit laufen sowohl Laborversuche an der TU als auch halbtechnische Versuche in einem grossen Zellstoffwerk, um die Probleme der praktischen Anwendung zu loesen.
Unser Verständnis des atmosphärischen Wasserkreislaufs ist von grundlegender Bedeutung für die Modellierung von Wetter und Klima. Gerade Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht und der Wolkenmikrophysik müssen besser verstanden werden, wozu es insbesondere Beobachtungen der vertikalen Wasserdampfverteilung und der Kondensatlast der Wolken bedarf. Dies ist besonders für klimasensitive Gebiete mit wenigen Beobachtungen wie der Arktis oder anderen Wüstenregionen von großer Bedeutung.Kürzlich wurde die Methode des Differential-Absorptions-Radar (DAR) vorgeschlagen, um die Lücke bei der Messung des Wasserdampfs in Wolken zu schließen. Erste bodengestützte Testmessungen als Proxy für zukünftige Weltraummissionen der NASA wurden durchgeführt. DAR nutzt die differentielle Absorption an der 183-GHz-Wasserdampflinie, dem sogenannten G-Band, das bisher nicht für die Atmosphärenforschung genutzt wurde. Theoretische Arbeiten der Antragsteller zeigen den großen Nutzen von DAR auch für boden- und flugzeuggestützte Messungen. Unser besonderes Interesse gilt der Arktis, wo Feuchtigkeitsinversionen und Mischphasenwolken besondere Herausforderungen darstellen. Die von uns geplante erstmalige Anwendung von DAR vom Flugzeug in der Arktis wird neue Erkenntnisse über die Wasserdampfverteilung, aber auch über Mischphasenwolken ermöglichen, insbesondere in Kombination mit Radarmessungen bei weiteren Frequenzen. Mehrfrequenz-Radarmessungen erlauben es verschiedene Hydrometeoreigenschaften aufzudecken, aber die Einbeziehung des G-Bandes in die übliche Kombination von X-, K- und W-Band steckt noch in den Kinderschuhen. Daher streben wir ein Instrument mit voller Dopplerfähigkeit an, das zum ersten Mal solche bodengestützten Messungen ermöglicht, um das Verständnis der mikrophysikalischen Prozesse in Wolken zu verbessern. Die Mikrowellenfernerkundung ist eine Schlüsselkompetenz der Universität zu Köln, die neue Techniken entwickelt, boden- und flugzeuggestützte Instrumente in verschiedenen Regionen betreibt und die Messungen auch in Zusammenarbeit mit internationalen Gruppen auswertet. Wir planen, das neue G-band Radar for Water vapor profiling and Arctic Clouds (GRaWAC) an Bord des Polar 5-Flugzeugs und an der AWIPEV-Forschungsstation in Ny-Ålesund, Spitzbergen, als Teil des Transregionalen Sonderforschungsbereichs TR172 'Arctic Amplification' einzusetzen. Auf diese Weise soll das Instrument eine Schlüsselkomponente für die dritte Phase des TR172 werden. Darüber hinaus planen wir, das Instrument am Jülich ObservatorY for Cloud Evolution (JOYCE) einzusetzen, das Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS) ist, um den vollen Nutzen von Sensorsynergien an einem typischen Standort in den mittleren Breiten zu untersuchen und auf diese Weise die nächste Generation von bodengestützten Überwachungssystemen vorzubereiten.
a) Im deutschen Emissionsinventar werden derzeit bei den Partikelemissionen meist nur die filtrierbaren Partikel erfasst. In Abhängigkeit von der Anlagenart wird aber auch ein unterschiedlich hoher Anteil an kondensierbarer Materie emittiert. Aus dieser bilden sich kurz nach der Emission durch Kondensation Partikel. Das Vorhaben soll in einem ersten Arbeitsschritt den Kenntnisstand zum Anteil dieser Kondensate in unterschiedlichen Sektoren zusammenfassen. Ein besonderer Fokus soll dabei auf der zur Erfassung von Kondensaten verfügbaren Messtechnik liegen. Darauf aufbauend soll anhand von Sensitivitätsrechnungen ermittelt werden, welche immissionsseitigen Änderungen sich bei Berücksichtigung bzw. Nichtberücksichtigung der Kondensate ergeben, sowohl in Hinsicht auf die anlagenbezogene Ausbreitungsrechnung als auch auf die Modellierung der Hintergrundbelastung. b) Übersicht über Berücksichtigung von Kondensaten im Emissionsinventar, Aussagen zum Einfluss von Kondensaten auf Partikelkonzentrationen in der Umgebungsluft.