Regeneratoren sind ein wesentlicher Bestandteil regenerativer Gaskreisprozesse, zu denen auch der Vuilleumier-Prozeß zählt. Sie werden von dem in der Maschine vorhandenen Arbeitsgas durchströmt und stehen mit diesem in ständigem Wärmeaustausch. Ihre Aufgabe besteht darin, Wärme im Prozeßverlauf zwischenzuspeichern. Daraus leiten sich direkt die Anforderungen ab, die an eine Regenratormatrix zu stellen sind. Neben einem guten Wärmeübertragungsverhalten und günstigen Stoffeigenschaften des Matrixmaterials muß von der Matrix ein möglichst geringer Druckverlust eingefordert werden. Im Hinblick auf eine spätere Serienfertigung liegt weiterhin ein besonderes Augenmerk auf den Kosten für die Herstellung und die Konfektionierung des Matrixmaterials. Im Rahmen der umfangreichen theoretischen und experimentellen Untersuchungen sollen neue Konzepte zur Realisierung von Regeneratoren erarbeitet und im Hinblick auf einen späteren kommerziellen Einsatz bewertet werden. Zu diesem Zweck steht ein am Lehrstuhl für Thermondynamik entwickeltes Simulationsprogramm für regenerative Gaskreisprozesse sowie eine in Zusammenarbeit mit der Firma BVE Thermolift GbR entwickelter Prototyp einer Vuilleumier-Wärmepumpe zur Verfügung.
Produktionsintegrierte, kontinuierlich arbeitende Stoffkreislaeufe auf Basis optimierter innovativer Fertigungs- und Recyclingtechnik sind ein wesentlicher Aspekt stoffverlustminimierter Prozesstechnik und erzielen am wirkungsvollsten Kostensenkung und oekologische Vorteile. Diese Effekte kommen in der Regel nur zum Tragen, wenn moderne Automatisierungssysteme die nun weit anspruchsvolleren Verfahren beherrschen und damit Prozesssicherung und Qualitaet auch bei engeren Toleranzen der Prozessparameter und erhoehter Prozessdynamik gewaehrleisten. Diesem Anspruch koennen bisherige Automatisierungsloesungen der Branche nicht gerecht werden. Zudem fehlen On-line-Messtechnik und Prozessmodelle als wichtige Voraussetzung fuer moderne Automatisierung. Ziel des gesamten Vorhabens ist deshalb die Entwicklung einer innovativen Automatisierungskonzeption fuer komplette Prozesseinheiten abtragender Verfahren, bestehend aus den Teilsystemen Prozessbad, Spuelsystem, Regenerator und Konzentrator, und von On-line-Messtechnik, die Modellierung der Vorgaenge in den Teilsystemen und die Nutzung der Modelle zum Entwurf automatischer Steuerungen sowie die modellhafte technische Anwendung automatisierter Stoffkreislaeufe mit vorangehenden Untersuchungen im Pilotmassstab. In der letzten Bearbeitungsphase des Vorhabens werden aufbauend auf Ergebnissen bisheriger Arbeiten Automatisierungsloesungen fuer komplette Prozesseinheiten abtragender Verfahren entwickelt und zur Absicherung der Ergebnisse in mehreren branchentypischen Anwendungsfeldern unter repraesentativen Rahmenbedingungen im technischen Massstab erprobt. Die so validierte Methodik zur Entwicklung von Automatisierungsloesungen fuer kontinuierlich arbeitende Stoffkreislaeufe wird abschliessend im Hinblick auf eine breite, auch branchenuebergreifende Nutzung der Ergebnisse aufbereitet.
Waehrend in der Phase 1 des Projektes sich die Arbeiten hauptsaechlich auf die Realisierung und Labordemonstration des Grundgedankens der Universal-Antriebseinheit konzentrieren, sollen in der vorliegenden Phase 2 die Arbeitsschwerpunkte in folgenden Bereichen liegen: - Optimierung der magnetischen Koppelsysteme; - Erhitzerkopfentwicklungen; - Regenerator Analyse-Methodik und Optimierung; - Ausbau der Simulationsmethodik zwecks Optimierung des Gesamtsystems; - Praktische Testreihen, aufbauend auf den Grundkenntnissen der Phase 1 - Detailoptimierungen; - Werkstoffoptimierung; - Weiterentwicklung und Bau eines zu Feldtests geeigneten Prototypen. Das generelle Ziel der Phase 2 ist es, die Labordemonstrationsmaschinen der Phase 1 durch gezielte technische Weiterentwicklung, die auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten (Marktanalyse) vorgenommen wird, soweit zu entwickeln, dass in ausgewaehlten Anlagen in Form von Feldtests die wichtigsten Anwendungsarten der Universal-Antriebseinheit demonstriert werden koennen: Stromerzeugung, Krafterzeugung, Waerme-Kaelte-Erzeugung