Das Projekt "Bildung und Oxidation von Russ und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Brennraum eines Dieselmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Verbrennung und Schadstoffentstehung in einem direkeinspritzenden Dieselmotor. Hierzu werden mittels getakteter Gasentnahme Brenngasproben von verschiedenen Positionen im Brennraum entnommen. Diese werden auf die Komponenten: Trockener Russ; Polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK); HC, NOx, CO, CO2, O2 analysiert. Die Messdaten geben Aufschluss ueber den raumlichen und zeitlichen Ablauf der Verbrennung und der Schadstoffentstehung/der Schadstoffreduktion. Die Messdaten sollen als Eingangsdaten bzw zur Verifizierung von Rechenmodellen verwandt werden.
Das Projekt "Einfluss der Strahlausbreitung und des Kraftstoffes auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. In einer Einspritzkammer werden die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge unter dieselmotorischen Temperatur- und Druckbedingungen mit Hilfe des Lichtextinktionsverfahrens untersucht. Dabei wird die Lichtabschwaechung eines Laserstrahls durch die Russpartikel im Einspritzstrahl gemessen und anschliessend ueber die Mie'sche Streulichttheorie eine Russkonzentration im Strahl berechnet. Weitere Informationen bezueglich der Strahlausbreitung und Gemischbildung werden aus Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Einspritzvorganges und Messungen des oertlichen Luftverhaeltnisses mit Hilfe der Raman-Spektroskopie gewonnen. Im Rahmen dieses Projektes soll der Einfluss einiger wichtiger Parameter auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge untersucht werden. Zu nennen sind hier im wesentlichen die Einspritzparameter wie zB Drehzahl und Einspritzmenge. Lufttemperatur und Luftdruck sowie die Kraftstoffeigenschaften. Alle Messungen werden an unterschiedlichen Positionen im Einspritzstrahl durchgefuehrt.
Das Projekt "Vorhaben: Bohrlochintegrität und Fluidleckage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts GEOSMART ist es, eine transparente und standortunabhängige Methode zur Risikobewertung von hydrothermalen und petrothermalen Tiefengeothermieprojekten sowie von Speicherprojekten auf Grundlage einer modularen Simulation des Gesamtsystems zu entwickeln. Üblicherweise wird bei Risikoanalysen zunächst eine Reihe konzeptioneller Vereinfachungen vorgenommen, um komplexe Prozesse im Rahmen probabilistischer Ansätze beschreiben zu können. Für das Projekt GEOSMART wurde ein entgegengesetzter Ansatz gewählt. Es ist beabsichtigt, die erforderlichen Prozessmodelle zunächst entsprechend dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik einschließlich der Prozesskopplung zu entwickeln. Im Anschluss werden für die Prozessmodelle mittels Sensitivitätsanalysen die Schlüsselparameter identifiziert, die den größten Einfluss auf die einzelnen Risikokomponenten haben. Die Abhängigkeit der Risikokomponenten von den Schlüsselparametern wird dann in Form von Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen abgebildet und an ein zentrales Systemsimulationsmodell übergeben, mit dem die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die einzelnen Risikokomponenten berechnet wird. Die Schnittstelle über die Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen stellt die wesentliche Vereinfachung dar und ermöglicht eine probabilistische Simulation komplexer Modelle. Der entscheidende Vorteil gegenüber herkömmlichen Risikoanalysen besteht darin, dass die relevanten Prozesse nicht auf Grundlage stark vereinfachter Modelle abgebildet werden, was die Genauigkeit von Prognosen deutlich erhöht. Das Projekt GEOSMART gliedert sich in fünf Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes wird mit Hilfe des Programmpaketes GoldSim ein zentrales Systemsimulationsmodell entwickelt, an das sämtliche Prozessmodelle über Schnittstellen gekoppelt werden. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit einem Prozessmodell zur Integrität des Deckgebirges und den Auswirkungen von unkontrolliertem Risswachstum im Rahmen der hydraulischen Stimulation. Hierfür sind gekoppelte strömungsmechanische Simulationen vorgesehen. Im dritten Arbeitspaket wird die Migration von Fluiden aus einem Reservoir über geologische Schwächezonen betrachtet. Dabei wird mit dem Prozessmodell insbesondere der Stoff- und Wärmetransport quantifiziert. Änderungen des Spannungsfeldes und die dadurch möglicherweise induzierte Seismizität stehen im Zentrum des vierten Arbeitspaketes. Es ist geplant, mit einem Prozessmodell Wertetabellen für die Eintrittswahrscheinlichkeit solcher Ereignisse und Erschütterungskarten zu liefern. Im fünften Arbeitspaket wird die Integrität von Bohrungssystemen untersucht. Unter Berücksichtigung aller relevanten Prozesse erfolgt die Quantifizierung von Fluidleckagen für das Gesamtsystem Bohrung mithilfe gekoppelter numerischer Simulationen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Vorhaben: Gasreservoire und Bruchprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken. Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Vorhaben: Automatisierte Überwachung von Mikroseismizität in räumlich begrenzten Reservoiren und einheitliche Behandlung von Unsicherheiten bei der Bestimmung von Herdparametern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Sektion Geophysik durchgeführt. Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken. Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Russ- und Schadstoffbildung in Verbrennungsaerosolen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Aerosole treten in unterschiedlichen Bereichen der Verfahrenstechnik entweder als unerwuenschtes Abgas auf oder werden als Produkt gezielt generiert. Typische Beispiele sind die Entstehung von Russpartikeln bei Verbrennungsprozessen, die Erzeugung von technischen Russen, von keramischen Partikeln, Pigmenten, nanokristalinen und magnetischen Werkstoffen. Zur gezielten Beeinflussung dieser Prozesse sind Kenntnisse sowohl der chemischen Zusammensetzung der Gase als auch der Groesse und Menge der Partikel erforderlich. Zur Untersuchung dieser Vorgaenge werden Partikel aus russenden Niederdruckflammen mit Hilfe einer Molekularstrahlanlage in ein Partikel-Massenspektrometer (PMS) geleitet. Dort koennen elektrisch geladene Partikel bezueglich ihrer Masse und Ladung analysiert werden. Untersuchungen an russenden C6H6/O2-Flammen wurden durchgefuehrt, um den Einfluss von aromatischen und aliphatischen Strukturen der Brennstoffe auf die Russbildung zu studieren. Ein grosser Anteil an Fullerenionen konnte nachgewiesen werden. In C2H2/C6H6/O2-Mischflammen konnten sowohl benzoltypische als auch acetylentypische Partikel nachgewiesen werden. In Zukunft sollen Partikel aus russenden C6H6/O2-Flammen abgeschieden und gesammelt werden, um den Fullerenanteil mit anderen Diagnosemethoden zu bestimmen.
Das Projekt "Untersuchung zur Russoxidation im Dieselmotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Dieselmotoren stellen bezueglich gasfoermiger Schadstoffkomponenten auch im Vergleich zu Ottomotoren mit geregelten Katalysatoren eine guenstige Verbrennungskraftmaschine dar. Aufgrund des ausgezeichneten Wirkungsgrades ergeben sich zusaetzlich Vorteile hinsichtlich des in juengster Zeit diskutierten CO2-Gehaltes in der Atmosphaere mit seinen noch nicht absehbaren Folgen. Dem Dieselmotor wird allerdings aufgrund seiner gegenueber dem Ottomotor erhoehten Partikelemissionen haeufig Umweltschaedlichkeit vorgeworfen. Es wird eine starke Verminderung der Partikelemissionen gefordert, was sich u.a. in der drastischen Absenkung der Abgasgrenzwerte niederschlaegt. Ein Schwerpunkt der Dieselmotorentwicklung ist es deshalb, den Partikelausstoss auch unter Beruecksichtigung sehr geringer NOx-Emissionen durch innermotorische Massnahmen weiter zu verringern. Die Russemission von Dieselmotoren ist das Resultat aus Russbildung und anschliessender Russoxidation. In Abhaengigkeit der Randbedingungen kann der ueberwiegende Teil des waehrend der Verbrennung gebildeten Russes nachoxidiert werden. Bisher liegen nur wenige gesicherte Erkenntnisse ueber die Abhaengigkeit der Russoxidation von den lokal im Dieselmotor herrschenden Bedingungen wie Temperatur, Druck sowie Sauerstoff- und Russkonzentration als Funktion der Zeit vor /6/. Das Ziel des Vorhabens ist es, die Russoxidation unter dieselmotorischen Bedingungen im Detail zu untersuchen und die beeinflussenden Parameter zu bestimmen. Dabei muss die Ueberlagerung der Oxidation durch Russbildungs- und Mischungsvorgaenge ausgeschlossen werden. Mit Hilfe der Untersuchungen sollen guenstige Parameter sowie die Grenzen der Russoxidation unter dieselmotorischen Bedingungen ermittelt werden, um Empfehlungen fuer die Auslegung von Brennv erfahren mit geringer Partikelemission durch Foerderung der Russoxidation abzuleiten.
Das Projekt "WTZ mit der DDR - Vergleichsanalysen mit analytischen und numerischen Verfahren zur Beschreibung der Rissinitiierung in Reaktordruckbehaeltern bei kombinierten mechanischen und thermischen Beanspruchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Reaktorsicherheit Köln durchgeführt. Durch bruchmechanische Untersuchungen sollen die wesentlichen Einflussparameter auf das Rissinitiierungs- bzw das Risswachstumsverhalten postulierter Risse in einem Reaktordruckbehaelter der Baureihe WWER 440 aufgezeigt werden, um eine Quantifizierung der Sicherheitsmargen fuer die verschiedenen Transienten und Werkstoffzustaende vornehmen zu koennen.
Das Projekt "Korrosionsuntersuchungen an Werkstoffen fuer LAW Abfallgebinde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Chemie, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Metallische LAW-Abfaelle werden zT hochdruckverpresst und zu Presslingen verarbeitet. Diese Presslinge werden dann in kunststoffbeschichtete Rollsickenfaesser verpackt. Bei angenommenen Zwischenlagerzeiten von 20 Jahren ergeben sich Standzeitprobleme bei derartigen Abfallgebinden. Die Problematik besteht im Verbleib moeglicher Restsubstanzen innerhalb des Schrottes, was zu erhoehter Korrosion fuehren kann. Da das Spektrum der Reststoffe sehr gross ist, ist es das Ziel dieses Vorhabens, anhand simulierter Abfalloesungen die Standzeiten der Behaelter hinsichtlich der Korrosion zu ermitteln, wobei insbesondere Spalt- und Spannungsrisskorrosion zu beachten sind. Auch sind an den Fassmaterialien Experimente hinsichtlich der Bestaendigkeit der Kunststoffbeschichtung, deren Unterrostung und der Schweissnaehtenstabilitaet durchzufuehren.
Das Projekt "Zusammenhang zwischen Rissbildungen und Wasserspannungen in mineralischen Dichtungen unter Beruecksichtigung der Parameter Zeit, Temperatur, Verdichtung sowie Saettigungsgrad" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Bodenmechanik und Grundbau durchgeführt. Mineralische Abdichtungen werden im Deponiebau sowohl fuer Basis- als auch fuer Oberflaechenabdichtungen verwendet. Der bindige Boden mit nur sehr geringer Durchlaessigkeit schliesst weitgehend eine Konvektion aus und ist in der Lage, Schadstoffe zu adsorbieren. Voraussetzung fuer diese Sperrfunktion ist allerdings, dass der Boden nicht austrocknet und damit Risse entstehen. Bei diesem Forschungsvorhaben werden Parameter ermittelt, die den Austrocknungsprozess beeinflussen. Daraus wird eine Transportgleichung entwickelt, sowie ein Gleichung fuer die Beschreibung der Zugspannungen in Abhaengigkeit vom Wassergehalt. Ausserdem soll das Rissproblem numerisch modelliert werden.
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| Bund | 25 |
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