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Online-Steuerung einer flexiblen Kraft-Waerme-Kopplungsanlage

Zur Versorgung des Forschungsgelaendes Garching der Technischen Universitaet Muenchen wird eine Gasturbine eingesetzt, die nach dem Cheng-Prozess arbeitet: aus der Abwaerme der Gasturbinenabgase wird Dampf erzeugt, der entweder den Waermebedarf deckt, oder aber - bei erhoehtem Bedarf an elektrischer Energie - in der Gasturbine entspannt wird. Mittels dieser Dampfinjektion in die Gasturbine kann die elektrische Leistung in zwei Minuten um 50 Prozent, d.h. von 4 MWe auf 6 MWe erhoeht werden. Um das Potential dieser Flexibilitaet ausnutzen zu koennen, ist ein Online-Steuerungsprogramm erforderlich. Dieses ermittelt den optimalen Betriebspunkt mittels der GGLP-Methode (Gemischt Ganzzaehlig Lineare Programmierung) und setzt den gefundenen Betriebspunkt ueber ein neuronales Netz um. Derzeit findet eine Weiterentwicklung und Erprobung dieses Online-Steuerungsprogramms in der Anlage statt.

INPRO - Innovative Prozessfuehrung: Methoden und Werkzeuge zur Prozessfuehrung von komplexen verfahrenstechnischen Anlagen am Beispiel von Muellverbrennungsanlagen

Die energetische Optimierung von verfahrenstechnischen Prozessen erfordert eine detaillierte Kenntnis der jeweiligen Vorgänge, die Ableitung von und die Beschreibung durch charakteristische Kenngrößen und Analyse in Verbindung mit off-line Daten, eine dedizierte Modellierung sowie die regelungstechnische Umsetzung zur eigentlichen Optimierung. Die Umsetzung der Algorithmen in echtzeitfähige, zuverlässige und sichere Softwaresysteme und -werkzeuge mit dem angestrebten Transfer in die industrielle Anwendung sind weitere Ziele der Arbeiten. Prozessschritte bei Celitement External Link wie die Entsäuerung, der Hydrothermalprozess im Autoklaven und die Mahlung sind durch neuartige Messtechniken zu erfassen, zu analysieren und modellmäßig durch charakteristische Kenngrößen zu beschreiben. Darauf aufbauend können diese Prozessschritte regelungstechnisch mit softwarebasierten Werkzeugen beherrscht werden. Im Rahmen des Energy Lab 2.0 als Plattform für die Lösungskonzepte der zukünftigen hochgradig verteilten Energiesysteme stehen Aspekte der Software wie Zuverlässigkeit, Safety, Security und Beherrschbarkeit in vielfältiger Weise als Forschungsfragen an. Sichere Anwendungen erfordern sichere Betriebs- oder Laufzeitumgebungen. Im Rahmen des Energy-Lab 2.0 wird das Konzept für ein Betriebssystem für Geräte im Energiebereich entwickelt, das Betriebs- und Angriffssicherheit systembedingt garantiert. Im KASTEL External Link Projekt 'Modell-basierte Plausibilitätsprüfung für sicherheitskritische Infrastrukturen des Energy Lab 2.0' wird das Querschnittsthema Zuverlässigkeit, Safety und Security von Software begleitend erforscht und prototypisch umgesetzt. Außerdem werden Methoden und Architekturen für zuverlässige und sichere Softwaresysteme erforscht.

Modellbildung und Regelung von Heizungsanlagen mit Brennwertkesseln

Theoretische Modellbildung eines Waermeuebertragers unter Beruecksichtigung der Kondensation; Modellbildung mit Hilfe von dynamischen neuronalen Netzen. Entwurf von verschiedenen Regelkonzepten zur Vorlauftemperatursollwertvorgabe und Vergleich mit herkoemmlichen Konzepten. Bewertung des Energieverbrauches.

Entwicklung eines innovativen Multisensorsystems zur Unterstuetzung der On-line-Abwasseranalyse mit Hilfe neuronaler Netze

Entwicklung eines Multisensorsystems zur On-line-Messung von Stickstoffkomponenten im Rohabwasser mit Hilfe neuronaler Netze

Optimierte Kreislaufführung von Altglas durch digitale Füllstandsmessung

Zielsetzung und Anlass: Die Kreislaufwirtschaft ist eine der Schlüsselindustrien, wenn es um die Bekämpfung des Fortschritts des Klimawandels geht. Durch Recycling kann der Einsatz von Primärrohstoffen reduziert werden, so dass diese Industrie am Ende nicht nur klimaneutral werden kann, sondern sogar Emissionen in anderen Sektoren reduziert, also bilanziell negativ sein kann. Allerdings erzeugt die Abfallsammlung als Teil der Prozesskette Emissionen, die besonders in dicht besiedelten, urbanen Gebieten produziert werden, wo der Abfall entsteht. Die Abfallsammlung erfolgt in Deutschland noch anhand statischer Routen, ohne die Vorteile der Digitalisierung bisher nutzen zu können. So wird vielfach zu häufig geleert, also Luft bewegt, oder es entsteht bei dem Versuch einer Reduzierung der Leerungsfrequenz eine Überfüllung der Container und so unbeabsichtigte Beistellungen. Die bisher verfügbaren Sensoren zur Digitalisierung der Behälter, die dieses Problem lösen könnten, waren zu teuer und aufwändig in der Installation und Wartung, so dass eine sensorbasierte Routenoptimierung nicht flächendeckend wirtschaftlich war. Bis zum heutigen Tag ist der Kenntnis der Antragstellerin nach keine flächendeckende, sensorgesteuerte, vollautomatische Routenplanung in Deutschland im produktiven Betrieb. Zolitron hat ein revolutionäres Messverfahren entwickelt, welches basierend auf künstlich intelligenten Algorithmen (KI) den Füllstand kostengünstig messen kann und so Wartungs- und Installationskosten dramatisch reduziert werden können, was den Einsatz der Technik wirtschaftlich macht. Prototypisch wurde die technische Funktionalität an Glascontainern gezeigt und soll nun in diesem Projekt am Beispiel eines kommunalen Entsorgers in den produktiven Betrieb überführt werden. Hierzu sollen die Entsorger mit einem Containermanagementsystem CMS und einer dyn. Routenplanungssoftware DRP in die Lage versetzt werden, die Sensormessung erstmals produktiv in ihrem Betrieb einzusetzen. Die Entsorger sollen durch die ökonomischen Vorteile intrinsisch motiviert werden, die ökologischen Einsparungen, die sich aus der Reduzierung der Leerungsfahrten ergeben, zu heben. Das Wuppertal Institut wird dabei die ökologischen und ökonomischen Vorteile im Sinne eines Vorher-/Nachher-Vergleichs am Beispiel des kommunalen Entsorgers genau quantifizieren. Eine vorläufige Analyse am Beispiel der Glascontainer hat gezeigt, dass sowohl im ländlichen als auch im urbanen Umfeld mind. 30% der Leerungsfahrten eingespart werden können. In diesem Projekt soll nun dargestellt werden, dass Entsorger dieses Optimierungspotenzial mithilfe der hier entwickelten Softwarelösungen praktikabel heben können.

Einsatz von neuronalen Netzen und Methoden der Fuzzy-Logic in der Hydrologie

Neuronale Netze können verwendet werden, wenn komplexe Ursache-Wirkung -Zusammenhänge im Detail unbekannt sind. Methoden der Fuzzy-Logik sind zweckmäßig wenn solche Prozesse sich nicht eindeutig quantifizieren lassen, wohl aber qualitative Beschreibungen (z.B. auf Grund von Erfahrungen) angeben lassen. Beide Methoden haben in den letzten Jahren weite Verbreitung in verschiedensten Anwendungsgebieten gefunden. Im laufenden Projekt werden ihre Einsatzmöglichkeiten bei hydrologischen Fragestellungen (Niederschlag-Abfluss-Prozesse) untersucht.

Statistische Analyse der Klimavariabilitaet in verschiedenen raeumlichen und zeitlichen Skalen

Die beobachtete Klimavariabilitaet weist sehr unterschiedliche raeumlich-zeitliche CharaKteristika auf. Daher werden in diesem Projekt fuer die raeumlichen Skalen global, Europa und Deutschland bzw. die zeitlichen Skalen letzte Jahrzehnte, letzte ca. 100 Jahre und letzte Jahrhunderte solche Phaenomene erfasst und statistisch analysiert. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Langfristtrends, aber auch die Jahresanomalien der bodennahen Lufttemperatur; zusaetzlich werden Niederschlags- und Luftdrucktrends sowie Radiosondendaten untersucht. Auf diesen Befunden baut dann eine statistische Signalanalyse auf, die im wesentlichen die Ursachen anthropogener Treibhauseffekt, anthropogener Sulfateffekt (der Troposphaere), Vulkanismus, Sonnenaktivitaet und El Nino den beobachteten Effekten zuzuordnen versucht, und zwar mit Hilfe von Regressionsmodellen und neuronalen Netzen. Hinsichtlich der Ergebnisse anthropogener Klimasignale erfolgt ein Vergleich mit atmosphaerisch-ozeanischen Zirkulationsmodellsimulationen.

Darstellung des schmelzenspezifischen Zeitstandbruchverhaltens ausgwählter warmfester Stähle auf der Grundlage der Datenaufbereitung über Neuronale Netze

Erhoehung der Effizienz der Pflanzenwasserversorgung bei der Oberflaechenbewaesserung durch die Verbindung physikalisch begruendeter Stroemungsmodelle mit kuenstlichen neuronalen Netzen

Die Erhoehung der Nahrungsmittelproduktion zur Deckung des Bedarfs erfordert eine effizientere Bewaesserung, was kaum noch durch die vielbehandelte Optimierung der Wasserzufuehrung zu erreichen ist, sondern nur durch eine ausgewogenere Pflanzenwasserversorgung. Diese soll erreicht werden durch die Verbindung physikalisch begruendeter Modelle der ober- und unterirdischen Stroemungsvorgaenge mit kuenstlichen neuronalen Netzen als neues Prinzip zur Ermittlung guenstigster Bewaesserungsparameter. Das Vorgehen nutzt die Staerken der Prozessmodelle fuer extrapolierende Berechnung und die enormen Vorteile kuenstlicher neuronaler Netze zur Interpolation einmal gespeicherter Szenarien.

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