The major problems regarding biomass combustion are still the NOx and CO emissions, especially when the fuel becomes more diverse (high peaks during transients). The continuously changing fuel composition, the non-linearity of the process and the multi variability of the process makes it difficult to decrease the emissions further. Therefore classical control strategies are no longer effective. In order to improve the actual process control system, advanced control technologies based upon process models are needed. To achieve this goal static models have to be integrated with dynamic models. At present, no satisfying tools are available to describe the NOx formation in the fuel layer and the gas phase. Therefore, an extensive study on fuel layer and gas phase NOx formation mechanisms will be performed. The developed mechanisms will be integrated in a CFD combustion model and a static fuel layer model in order to be able to minimise the CO and NOx emission. Based upon experimental work and plant data, a new grate will be designed. A dynamic furnace model is developed for biomass combustion. Special measurements techniques will be used to gather actual plant data (2 plants, diverse fuels) to validate the models. The stochastic characteristics of the fuel will be revealed, which is used together with the dynamic model to investigate the disturbance rejection capacity of the plant. All information will be used to develop new control concepts and to design new combustion systems also from a dynamic point of view. These will be tested in an installation. The environmental survey of the influence of the proposed technology, a market analysis, information dissemination and exploitation strategies will be carried out.
Mit verschiedenen Hiebsverfahren gehen stets auch Eingriffe in den Energie-, Wasser- und Stoffhaushalt des komplexen Ökosystems Wald einher. Für Saum- oder Kahlschläge stellt sich - zwecks Minimierung der Störungen - deshalb die Frage nach optimalen Hiebsflächengrößen, da Zielstärkennutzungen (Entnahme von Einzelbäumen) nicht immer durchführbar sind (z. B. in dicht bestockten Altbeständen). Parameter des Kohlenstoff- und Stickstoffhaushaltes können als Indikatoren für eine ökologisch nachhaltige Waldbewirtschaftung dienen. Das Projekt 'C- und N-Haushalt entlang von Transekten durch Kleinkahlschläge in Fichtenwäldern unter besonderer Berücksichtigung des Schlagabraums ('2004 - 2007)' der DFG war Bestandteil eines 2003 angelegten Dauerversuches der NW-FVA zur Überführung zweier Fichtenreinbestände nahe Neuhaus im Solling (Niedersachsen) in strukturreichere Mischbestände mittels unterschiedlicher Hiebsverfahren (Kahlschlag, Saumschlag, Zielstärkennutzung). Im Vergleich zum verbliebenen Fichtenaltbestand (Kontrolle) wurde auf den verschiedenen Hiebsformen-Parzellen , zentralen Parametern bzw. Kompartimenten des Kohlenstoff- und Stickstoffhaushaltes nachgegangen, wie beispielsweise - der Quellen- bzw. Senkenfunktion von Bodenvegetation, Schlagabraum, Humusauflage und mineralischem Oberboden, - den mikrobiellen Umsätzen, - den Stoffausträgen mit dem Sickerwasser und - den luftbürtigen Stoffeinträgen. Auf den Kahlschlägen ist - besonders in Nord-Süd-Richtung - durch vom angrenzenden Altbestand ausgehende Effekte (z. B. Beschattung, Durchwurzelung) mit ausgeprägten Mustern des Stoffregimes zu rechnen. Zur Beurteilung der Intensität der Störung durch forstliche Eingriffe ist die Quantifizierung derartiger Raum-Zeit-Gradienten von besonderer Bedeutung.
Ziel der bayerischen Forstwirtschaft ist die Bewahrung und Wiederbegruendung standortsgemaesser, stabiler und leistungsfaehiger Mischwaelder. Dabei ist die verstaerkte Einbringung von Laubholz in Fichtenbestaende ein Schwerpunkt (Bayerischer Agrarbericht 1996). Der praxisuebliche Voranbau von Laubholz unter standortsspezifisch mehr oder weniger stark aufgelichtetem Altholzschirm beeinflusst Wasser- und Stoffeintrag, Temperatur- und Feuchteregime, Durchwurzelung und Bodenvegetation. Als Folge kommt es zu geaenderten Stoffumsaetzen im Boden. Begleitende Stoffhaushaltsuntersuchungen liegen hierzu jedoch nicht vor. Die moeglichen hohen Stoffverluste im Verlauf von Verjuengungsmassnahmen koennen zu einer Verschlechterung der Ernaehrungssituation und, durch Nitratbelastung und Versauerung, zur Beeintraechtigung der Sickerwasserqualitaet am Standort fuehren. Letzteres traegt langfristig zur Belastung des Grundwassers bei. Ziel des beantragten Projekts ist die Beurteilung von Elementaustraegen waehrend der im Staatswald praktizierten Verjuengungsmassnahmen im Vergleich zu Altbestand und Kahlschlag. Letzteres ist ein vor allem im Privatwald haeufig anzutreffendes Verfahren und kann ausserdem als Modell fuer eine Saumschlagssituation herangezogen werden. Die Untersuchungen werden in drei fuer die bayerische Forstwirtschaft bedeutenden Waldstandorten (Schotterebene, Mittelgebirge und Tertiaerhuegelland) durchgefuehrt. Dabei schliessen sich die Untersuchungsflaechen an bestehende Dauerbeobachtungsflaechen in Fichtenaltbestaenden an. Bei der Standortwahl standen folgende Gesichtspunkte im Vordergrund: - Am Standort Hoeglwald, mit sehr guter Naehrstoffversorgung, fuehren hohe Stickstoffeintraege vor allem aus der Landwirtschaft sowie das hohe Nitrifizierungspotential im Boden bereits im Altbestand zu erheblichen Nitratkonzentrationen im Sickerwasser. Bei Verjuengung stellt hier der moegliche zusaetzliche Nitrataustrag ein oekologisches Risiko dar. - Der Standort Flossenbuerg zeichnet sich durch hohe Sulfateintraege, tiefgruendige Versauerung und schwache Naehrstoffausstattung aus. Hier sind Naehrstoffengpaesse zu befuerchten, wenn im Verlauf der Verjuengung hohe Mengen von Naehrstoffkationen ausgewaschen werden. - Der Standort Ebersberg dient mit seiner guten Naehrstoffausstattung und den moderaten Schwefel- bzw. Stickstoffeintraegen als Vergleich und repraesentiert die durchschnittlichen Bedingungen in grossen, geschlossenen Waldgebieten Bayerns.