In Küstennähe besteht eine Diskrepanz zwischen notwendigen Bereichen für den Küstenschutz und Flächen zur Erholung und touristischen Nutzung. Eine interessante Möglichkeit einen Uferabschnitt in urbanen Gebieten unabhängig vom Wasserstand auch für den Tourismus zugängig zu machen und trotzdem dem Hochwasserschutz Rechnung zu tragen, ist den Uferbereich durch ein getrepptes Deckwerk mittels befestigter Stufen auszubilden. Durch die geometrische Homogenität sind diese Deckwerke hinsichtlich des Hochwasserschutzes deutlich kalkulierbarer einsatzfähig. Auch in dichtbesiedelten Ästuaren gewinnen getreppte Deckwerke zunehmend an Bedeutung. Ziel des zu beantragenden Forschungsprojektes ist es daher, Erkenntnisse des Einflusses von getreppten Deckwerken auf die Wellenauflaufhöhen und Wellenüberlaufmengen zu bestimmen und daraus bemessungsrelevante Rückschlüsse zur Verbesserung der Dimensionierung und konstruktiven Ausbildung von Deichen in urbanen Gebieten zu erzielen. Einer erweiterten Literaturstudie schließen sich hydraulische Modellversuche in drei einzelnen Arbeitspakete (AP) an. In AP1 wird das Systemverhalten der Interaktion von regelmäßigen Wellen und Seegang mit getreppten Deckwerken kleinskalig in einem Wellenkanal analysiert. Geometrische und hydraulische Randbedingungen werden variiert, um allgemeingültige Aussagen über das Systemverhalten zu erhalten. In AP2 werden verschiedenste temporäre Strömungsprozesse in einer Strömungsrinne stationär nachgebildet, um die Ausbildung von Scherschichten zwischen der Hauptströmung und den mit Wasser gefüllten Stufennischen sowie die damit verbundene Energiedissipation während eines einzelnen Wellenauf- und Ablaufprozesses systematisch zu untersuchen. Durch die hochturbulente und stark belüftete Interaktion von Seegang mit getreppten Deckwerken müssen in AP3 großmaßstäbliche Versuche (Maßstab 1:1) durchgeführt werden, um Skalierungseffekte auszuschließen und eine belastbare Bemessungsgrundlage zu schaffen.
Die Arbeiten befassen sich mit experimentellen Untersuchungen zum Fließwiderstand in Rinnen mit getreppter Sohle unter stationären Strömungsbedingungen. Hiermit wird das Ziel verfolgt, die grundlegenden, Energie abbauenden Prozesse systematisch zu untersuchen und die Erkenntnisse auf den zeitlich veränderlichen - und damit messtechnisch schwieriger zu erfassenden - Fall des Wellenauflaufs auf getreppte Deckwerke zu übertragen. Die Energie abbauenden Prozesse sollen in der Strömungsrinne der FH Aachen untersucht werden. Hierzu werden getreppte Sohlen mit variierenden Geometrien eingebaut und die Geschwindigkeitsfelder für unterschiedliche Fließzustände analysiert. In einem ersten Schritt werden dazu horizontale Sohlen betrachtet, um ein grundsätzliches Verständnis über die maßgebenden hydraulischen Prozesse zu erlangen. Um die gewonnenen Erkenntnisse später auf den Fall des Wellenauflaufs auf getreppte Deckwerke übertragen zu können, werden in einem zweiten Schritt Strömungen auf getreppten Sohlen mit Gegengefälle betrachtet. Hiermit wird dem Einfluss der Gravitation Rechnung getragen. Beide Versuchsreihen werden unter stationären Randbedingungen durchgeführt, um die maßgebenden Parameter (Geschwindigkeitsverteilungen und Fließtiefen) über einen längeren Zeitraum untersuchen zu können. Zur Messung der Geschwindigkeitsfelder werden sowohl intrusive Messsonden als auch eine Hochgeschwindigkeitskamera eingesetzt. Fließtiefen werden mit Ultraschallsensoren gemessen. Da die zu untersuchende Strömung hochturbulent ist und durch signifikanten Lufteintrag, welcher sich unmittelbar auf Fließwiderstände auswirkt, geprägt ist, wird zusätzlich der lokale Luftgehalt im Strömungsfeld messtechnisch ermittelt. Alle Versuchsergebnisse sollen dem Projektpartner (Untersuchung des instationären Wellenauflaufs in einem Wellenkanal) durch ständigen Datenaustausch zur Verfügung gestellt werden, um das Versuchsprogramm bei Bedarf an den fortschreitenden Erkenntnisgewinn anpassen zu können.
In Rahmen der Entwicklung alternativer Energiekonzepte tritt die Meeresenergie als Energieträger ohne Emission von Treibhausgasen zunehmend in den allgemeinen Fokus. Eine Variante der Meeresenergie bildet die direkte Ausnutzung der Gezeitenströmungen. Hierfür werden spezielle, 'windradähnliche' Turbinen benötigt, die an Standorten mit hohen Gezeitenströmungen unterhalb der Wasseroberfläche platziert werden. Nachdem momentan in Versuchsanlagen die Funktionstüchtigkeit des Systems demonstriert wird, sollen in den nächsten Jahren Strömungsenergieparks in geeigneten Regionen (Beispielsweise Großbritannien und Irland) entstehen. Aufgrund des Demonstratorcharakters der momentan in der Installation bzw. Erprobung befindlichen Anlagen wird eine sinnvolle Anwendung dieser Konstruktionen in Strömungsenergieparks kaum möglich sein. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines kostengünstigen und leicht anzupassenden Antriebsstrangs für Gezeitenströmungsturbinen. Der Antriebsstrang umfasst dabei die Anbindung der Schaufelblätter an die Rotornabe, die Rotornabe, den Verstellmechanismus der Schaufelblätter inkl. Steuerung, die Welle inkl. Wellenlager und Wellendichtung sowie die Kupplung zum Getriebe oder Generator. Auf Basis der durchgeführten Machbarkeitsstudie soll ein Prototyp eines Antriebsstrangs konstruiert werden. Die Leistungsfähigkeit der Blattverstellung des Prototyps soll mittels eines Prüfstands optimiert und nachgewiesen werden.
Die innovative Nutzung der mechanischen Energie in Meeresströmungen soll gegenüber den konventionellen Energieträgern wettbewerbsfähig werden, indem die momentan immensen Anfangsinvestitionen deutlich reduziert werden. Zur Etablierung von Meeresströmungskraftwerken sollen die Optimierungspotenziale bei den Gründungsstrukturen genutzt werden. Bei den kostengünstigen Schwergewichtsfundamenten wird dies insbesondere durch Gewichtsreduktion erreicht. Deshalb soll mit modernsten numerischen Methoden durch gezielte Optimierung der Fundamentgeometrie der Strömungswiderstand und Anpressdruck so beeinflusst werden, dass die mechanisch erforderliche Schwergewichtslast möglichst gering bleiben kann. Nach systematischem Variantenstudium wird ein umfassendes numerisches Analysemodell erstellt, aus dem die entwurfsrelevanten Effekte und eine Hierarchie an mathematischen und numerischen Modellen abgeleitet werden. Die numerische Systemanalyse soll validiert und eine praxisorientierte Modellreduktion vorgenommen werden. Für die verschiedenen Phasen des Entwurfsprozesses werden jeweils passende Geometrieparametrisierungen evaluiert und erstellt. Die Formulierung und algorithmische Aufbereitung des mathematischen Optimierungsproblems soll gemäß dem NAND-Konzept vorgenommen werden. Die anschließende programmtechnische Umsetzung der multidisziplinären Formoptimierung soll für die verschiedenen geometrischen Modellierungen und entwurfsrelevanten Modellhierarchien geschehen. Durch umfangreiche Parameterstudien sollen Grundformen für zukünftige Entwürfe entwickelt werden. Die Erkenntnisse werden abschließend konsolidiert, dokumentiert und praxisgerecht aufbereitet.
The TidalSense Demo project has been conceived by the SMEs intending to exploit a new market with huge potential growth, in Condition Monitoring of subsea energy device elements using the TidalSense System. The TidalSense condition monitoring system has been developed to detect, locate and classify defects in tidal generator structures. The Demo project will allow the SMEs to demonstrate and validate their system so that they can gain a lead in this emerging market, providing condition monitoring services and components to tidal energy operators. The SMEs will draw on their in-house research capabilities and those of participating research organisations, who will supply support to the SMEs. The TidalSense Demo project is aiming to: Apply novel LRU (Long Range Ultrasonic) and AE (Acoustic Emission) sensors to inspect tidal stream generators, allowing 100% volume coverage. Apply novel and flexible piezocomposite transducers to LRU/AE allowing perfect adaptation of shape to structures of complex contour, and thus perfect acoustic coupling into such structures. Use guided wave in new applications. Develop instrumentation and software for LRUT and AE monitoring of tidal generators. Develop signal processing techniques for signal enhancement including novel time reversal focussing. Develop an automated defect detection and classification system (ADDS) including trend analysis which combines AE and LRU in an integrated way. Implement general wireless communication methods so that the data can be collected and transmitted both from generators directly to the office, without human intervention.
Der Aufbau eines Turbinengitters nach den Gesichtspunkten der optimalen Modellturbinenversuche führt zu erheblichen Belastungen und zu messbaren Verblockungseffekten in der Schlepprinne. Die damit verbundenen Investitionen und Einbußen der Messgenauigkeit stehen in keinem Verhältnis zum wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Daher soll in dem Forschungsvorhaben ein Verfahren entwickelt werden was die Prognose der Turbinengitterleistung der Großausführung auf Basis von Modelversuchen bei unterkritischen Reynoldszahlen ermöglicht. Die beiden Turbinenentwürfe des IFT sollen im für die Versuche optimalen Durchmesser gefertigt und deren Kennlinien in der Schlepprinne gemessen werden. Es soll die Versuchstechnologie für Versuche mit Modellturbinengitter entwickelt werden. Dies beinhaltet die Entwicklung und den Bau des Turbinentestgitters sowie die Entwicklung von Korrekturmodellen, um aus den gewonnenen Modellmessungen Prognosen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit von Turbinengittern im Großausführungsmaßstab zu ermitteln. Für eine Bewertung der Schallabstrahlung und -ausbreitung von Turbinen, sollen akustische Messungen (Körperschall und Wasserschall) mit einem Einzelrotor im Kavitationstunnel der SVA Potsdam Aufschluss über hydrodynamische Geräuschquellen wie Druckschwankungen und Kavitation geben. Es sollen Messungen der Kennlinie und des Reynoldszahleinflusses an einer Turbine im Turbinengitter erfolgen. Mittels PIV-Messungen soll dessen Nachstromfeld erfasst und Aussagen über die Erholung der Strömung ermöglicht werden. Die Messungen sollen durch CFD-Berechnungen des Turbinengitternachstroms ergänzt werden und damit eine Kalibrierung der CFD Berechnungen von komplexen Turbinengitterströmungen ermöglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse soll ein Prognoseverfahren entwickelt werden, das neben leistungsrelevanten Parametern auch Aussagen über die Akustik von Turbinengittern in Großausführungsmaßstab mittels überschaubarer Modellversuche ermöglicht.
Ziel des Teilprojekts ist die Entwicklung der Steuerungskomponente, Fernüberwachung/-wartung, Einspeisung und Verschaltung der Flottillenkraftwerke. Hauptaugenmerk dieser Technologieentwicklung liegt auf der adaptiven Verschaltung und Steuerung der Einzelanlagen zu einer Gesamtanlage, unabhängig von der der Anzahl der Einzelwasserkraftanlagen. AP 2.4.1 - Anforderungsanalyse und Einsatzbedingungen für die Steuerungskomponente eines Flottillenkraftwerkes (M1 - M3) AP 2.4.2 - Entwicklung eines adaptiven generischen Steuerungsmoduls (M3 - M7) AP 2.4.3 - Konzeptentwicklung einer wirtschaftlichen Gesamtanlagensteuerung (M6-M12) AP 2.4.4 - Labortechnische Feldversuche (M11-M17) AP 2.4.5 - Entwicklung und Umsetzung - Ferndiagnose und Fehlersteuerung (M16-M20) AP 2.4.6 - Konzeptentwicklung zur dezentralen Einspeisung in das öffentliche Netz von elektrischer Energie variabler Quantität (M21-M25) AP 2.4.7 - Evaluation des Systems (M24-M33) AP 2.4.8 - Abschlussanalyse und Optimierung des Steuerungsmoduls (M31-M35) AP 2.4.9 - Evaluierung der elektrotechnischen Testergebnisse (M35-M36).
Moderne Flusswehre dürfen den Fischbestand, sowie Fauna und Flora in keiner Weise schädigen, was deren hydrodynamische Gestaltung stark prägt. Im vorliegenden Projekt soll so effizient wie möglich Energie aus der Strömung im Wehr über eine vertikalachsige Turbine gewonnen werden, was ebenfalls die Gestaltung des hydrodynamischen Vorgangs wesentlich beeinflusst. Da beide Aufgaben, technisch gesehen, nichts mit einander zu tun haben, entsteht ein komplexes Optimierungsproblem, dass nur durch sehr umfangreiche Strömungssimulationen mit begleitender experimenteller Überprüfung und Validierung erfolgreich gelöst werden kann. Im vorliegenden Teilprojekt wird auf Basis der CFD (numerische Strömungssimulation) mit validierten Modellen die Hydrodynamik im Wehr vollständig charakterisiert, um strömungsoptimierte Maßnahmen zur Verbesserung von Fischschutz und -durchlässigkeit innerhalb der Anlage zu optimieren und wissenschaftlich zu untersuchen. Arbeitspaket 1 (7 Monate) Konzeption und Produktion einer spezialisierten autonomen Messsonde Arbeitspaket 2 (6 Monate) Strömungssimulation einer einzelnen Wehrstufe Arbeitspaket 3 (7 Monate) Abgleich mit experimentellen Messungen und Validierung Arbeitspaket 4 (5 Monate) Optimierung einer einzelnen Wehrstufe mit Turbine Meilenstein1 : Verfügbarkeit eines validierten Simulationsmodells und einer optimierten hydroenergetischen Auslegung für die einzelne Wehrstufe Arbeitspaket 5 (7 Monate) Optimierung der kompletten Wehrkaskade Arbeitspaket 6 (2 Monate) 'Best Practice'-Richtlinien.
Innerhalb dieses Teilprojekts wird von der ZPVP GmbH ein Modell entwickelt, um künftig eine Energiebilanzierung inklusive Standorttauglichkeit für potentielle ÖkoEnergieFlüsse mit Fluss-Strom-Wasserkraftanlagen vornehmen zu können. Mit Hilfe dieses Betreibermodells soll es künftig möglich sein, einen definierten Gewässerabschnitt auf energetisches Potential bei der Fließgewässerrenaturierung zu untersuchen und zu bewerten. 1.7.1 Analyse von Standorttypologien für ÖkoEnergieFlüsse/Flussabschnitte (M1-M17) 1.7.2 Erarbeitung einer Methode für die Bilanzierung des nutzbaren Energiepotentials für ÖkoEnergieFlüsse im Abgleich mit Fluss-Strom-Anwendungen (M4-M16) 1.7.3 Analyse und Bewertung von Standort-Mustertypologien in der Anordnung und im Abgleich mit Fluss-Strom-Wasserkraftsystemen (M10-M19) 1.7.4 Erarbeitung eines Berechnungsmodells für potentielle Investoren im Hinblick auf den Nutzen von energetischen Renaturierungsmaßnahmen (M13-M21) 1.7.5 Anwendung der Methodik auf das Beispiel des Referenzflussabschnittes (M22-M24) 1.7.6 Erarbeitung eines Betreibermodells für ÖkoEnergieFlüsse (M18-M21) 1.7.7 Implementierung der Methodik des Betreibermodells auf den Referenzstandort (M25-M30) 1.7.8 Verifizierung der Methodik des Betreibermodells an den Ergebnissen der Prototypentests am Referenzstandort ÖkoEnergieFluss (M31-M36).
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 26 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 26 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 1 |
| offen | 26 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 21 |
| Englisch | 16 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 11 |
| Webseite | 15 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 10 |
| Lebewesen und Lebensräume | 10 |
| Luft | 11 |
| Mensch und Umwelt | 27 |
| Wasser | 16 |
| Weitere | 27 |