Besseres Bremsverhalten bei Nässe, sparsamer und leiser Der Blaue Engel für lärmarme und Kraftstoff sparende Reifen geht jetzt mit neuen und ambitionierten Vorgaben für Umwelt, Gesundheit und Wirtschaftlichkeit an den Start und greift damit den ab 2012 geltenden EU-Grenzwerten vor. Die Vergabegrundlage des Blauen Engel verlangt den Reifen einiges ab: Sie müssen lärmarm sein und wenig Kraftstoff verbrauchen, was auch dem Geldbeutel der Autofahrer zugute kommt. Zudem müssen die mit dem Blauen Engel ausgezeichneten Reifen dafür sorgen, dass das Fahrzeug beim Bremsen auf nasser Fahrbahn rasch zum Stehen kommt. Auch der Gesundheitsschutz spielt eine große Rolle: Beim Beschleunigen, Fahren und Bremsen reiben sich die Reifen „auf” - es entsteht Staub, der so genannte Abrieb. Um die schädlichen Wirkungen des Abriebs zu verringern, sollten die Reifen so geschaffen sein, dass sie möglichst wenig davon erzeugen. Außerdem sollte der Abrieb so wenig gesundheitsschädigende Stoffe wie möglich enthalten - etwa Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die in großen Mengen Krebs verursachen können. Es gibt noch einen Vorteil: Ein Reifen mit wenig Abrieb hält länger. Ab dem Jahr 2012 gelten für Reifen in Europa neue gesetzliche Anforderungen an den Rollwiderstand, das Bremsverhalten bei Nässe und strengere Grenzwerte für das Rollgeräusch. Der Blaue Engel greift diese Entwicklung vorzeitig auf - und geht noch darüber hinaus. Denn schon jetzt müssen die Anwärter für das Umweltzeichen im Durchschnitt einen 20 Prozent geringeren Rollwiderstand und eine um 25 Prozent bessere Verzögerung auf nasser Fahrbahn aufweisen als die neuen EU-Grenzwerte es für 2012 vorsehen. Außerdem dürfen die Rollgeräusche Blauer Engel-Reifen - egal in welcher Breite - nicht lauter als 70 Dezibel (dB(A)) sein. „Die neuen EU-Grenzwerte für den Rollwiderstand bei PKW-Reifen sind wenig ambitioniert. Der Blaue Engel legt hier einen strengeren Maßstab an”, sagt Dr. Thomas Holzmann, Vizepräsident des Umweltbundesamtes ( UBA ). „Dieser Unterschied kann leicht 5 Prozent weniger Kraftstoffverbrauch ausmachen. Umgerechnet bedeutet dies für den durchschnittlichen Autofahrer um etwa 50 Euro geringere Kraftstoffkosten im Jahr oder etwa 250 Euro für ein ganzes Reifenleben”, so Holzmann. Umweltfreundliche, sichere und sparsame Reifen, die all diese Anforderungen erfüllen, gibt es bereits zu kaufen. Das Problem ist allerdings, dass man sie oft schwer erkennen kann. Hier will der Blaue Engel den Kundinnen und Kunden helfen. „Ich hoffe, die Reifenhersteller setzen künftig verstärkt auf den Gesundheits- und Umweltschutz ”, betont der UBA-Vizepräsident. Reifenhersteller, die das Umweltzeichen für lärmarme und Kraftstoff sparende Reifen nutzen möchten, können beim RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V. einen Antrag stellen.
Die Emittentengruppe Kleingewerbe umfasst die Emissionen aus nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen. Ausgenommen hiervon sind kleine und mittlere Feuerungsanlagen sowie Tätigkeiten des handwerklichen Sektors, die außerhalb des Betriebs ausgeübt werden. Nicht genehmigungsbedürftige Anlagen unterliegen keiner behördlichen Genehmigung nach Maßgabe des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG). Für das Emissionskataster Kleingewerbe werden Emissionen von NMVOC (flüchtige organische Verbindungen ohne Methan) und Staub erhoben. Die Emittentengruppe Kleingewerbe wird dabei in folgende Branchen aufgeteilt: Tankstellen Tanklager Druckereien Lackierereien chemische Reinigungen Metallbe- und -verarbeitung Holzbe- und -verarbeitung Kunstoffbe- und -verarbeitung Elektrotechnische Betriebe Chemiebetriebe Binnenhäfen Steinbrüche. Die Erhebung der Emissionen wird seit 1995 flächendeckend auf der Ebene der Kreise und kreisfreien Städte durchgeführt. Eine Aktualisierung wird in der Regel alle sechs Jahre vorgenommen. Es stehen die Jahrgänge 1995, 2000, 2006, 2012 und 2018 zur Verfügung. Die Berechnungsmethodik stützt sich auf branchenspezifische Emissionsfaktoren. Dabei handelt es sich um Kenngrößen die angeben, wie groß die Emissionen eines Betriebs pro Jahr im Mittel ausfallen (in der Einheit t/a). Diese Emissionsfaktoren werden mit der Anzahl der Betriebe einer Branche multipliziert, um die Gesamtemissionen der Branche zu berechnen. Für das Fortschreibungsjahr 2018 wurde zur Aktualisierung der branchenspezifischen Emissionsfaktoren ein Ansatz verwendet, der bereits im „Emissionskataster Gewerbe 2018“ des Landes Baden-Württemberg Verwendung fand. Dieser wurde von der Firma AVISO entwickelt. Mehr Details zu Erhebungsmethoden und Ergebnissen können im Ergebnisbericht für das Erhebungsjahr 2018 eingesehen werden. Die Entwicklung der Emissionen des Emissionskatasters Kleingewerbe von 1995 bis 2018 in Hessen ist in der folgenden Tabelle aufgeführt. Zwischen 1995 und 2018 ist eine Reduzierung der NMVOC-Emissionen um 23,1% zu erkennen. Die Staub-Emissionen sind in diesem Zeitraum um 30% gesunken. Zusätzlich zum Gesamtstaub werden in der Tabelle die jeweiligen Anteile von PM10 und PM2,5 angegeben. Emissionen des Kleingewerbes in Hessen für die Jahrgänge 1995, 2000, 2006, 2012 und 2018 1995 2000 2006 2012 2018 Organische Gase NMVOC 1) 10 596 10 286 9 596 9 337 8 144 Stäube Staub und Staubinhaltsstoffe 287 207 198 188 201 davon Feinstaub PM10 175 126 120 114 123 davon Feinstaub PM2,5 23 16 16 15 16 1) flüchtige organische Verbindungen ohne Methan Emissionen nach Branche 2018 In den folgenden Kreisdiagrammen sind die Emissionen von NMVOC und Staub für 2018 nach Branchen aufgeteilt dargestellt. Bei NMVOC sind mit 2 337 t/a (29%) die Lackierereien am stärksten vertreten. Es folgen Tankstellen sowie Druckereien mit Emissionen von 1 525 t/a (19%) und 1 039 t/a (13%). Die Metall- und Kunststoffbetriebe sind mit jeweils 12% vertreten. Die geringsten NMVOC-Emissionen werden durch chemische Reinigungen sowie Tanklager mit 118 t/a und 44 t/a verursacht. Dies sind jeweils etwa 1% der Gesamtemissionen. Beim Staub ist die Branche Holzbe- und –verarbeitung mit 169 t/a Staub (84%) am stärksten vertreten. Steinbrüche stehen mit 31 t/a Staub (15%) an zweiter Stelle. Die niedrigsten Emissionen fallen mit 1 t/a (1%) bei Binnenhäfen an. In den folgenden Balkendiagrammen ist die zeitliche Entwicklung der Emissionen von NMVOC und Staub von 1995 bis 2018 nach Branchen aufgeteilt dargestellt. Dabei werden unter „Sonstiges“ Branchen zusammengefasst, die nach 1995 nicht mehr erfasst wurden (z.B. Räuchereianlagen und Reinigungsbäder) sowie aufgrund geänderter Erhebungs-methodik nicht weiter differenzierbare Anteile weiterer Branchen. NMVOC-Emissionen Im Jahr 1995 wurden bei den Branchen Tankstellen und Druckereien 29,7 bzw. 51,5% niedrigere Emissionen festgestellt als im Jahr 2018. Trotz der gestiegenen Verkehrsleistung bis 2018 wurde bei den Tankstellen eine Reduzierung der Emissionen von 38,8% zwischen 2000 und 2018 erfasst. Zu begründen ist dieser Umstand mit einer Verbrauchsminderung, welche durch die Erhöhung der Kraftstoffkosten, die Stärkung öffentlicher Verkehrssysteme und alternativer Kraftstoffe aufgetreten ist. Nach Angaben des Umweltbundesamt ist der Kraftstoffverbrauch allerdings ab 2010 wieder kontinuierlich gestiegen und erreichte das Niveau von 1995 ( Umweltbundesamt 2022: Kraftstoffverbrauch im Personen- und Güterstraßenverkehr ). Mit Einführung der Abgasrückführung im Jahr 2009 durch die 21. BImSchV (Verordnung zur Begrenzung der Kohlenwasserstoffemissionen bei der Betankung von Kraftfahrzeugen) und den dazugehörigen Auflagen konnten die Emissionen trotz des hohen Kraftstoffverbrauchs kompensiert und reduziert werden. Zusätzlich zeigen die Druckereien eine deutliche Reduzierung der Emissionen von 43,8% zwischen 2000 und 2018. Die Reduzierung der Emissionen ist in dieser Branche vor allem mit der Einführung der ChemVOC-FarbV (Chemikalienrechtliche Verordnung zur Begrenzung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) durch Beschränkung des Inverkehrbringens lösemittelhaltiger Farben und Lacke) zu begründen, welche seit 2007 in Kraft ist. Ebenfalls einen großen Einfluss hatte die Einführung der 31. BImSchV (Verordnung zur Begrenzung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen bei der Verwendung organischer Lösemittel in bestimmten Anlagen). Bei der Branche Lackiererei ist seit 1995 eine deutliche Reduzierung der Emissionen von 70% festzustellen, welche hauptsächlich zwischen 1995 und 2000 zu beobachten ist. Seit 2000 sind die Emissionen dagegen wieder um 21,5% gestiegen. Bei den Tanklagern sind die Emissionen zwischen 2000 und 2018 gestiegen, während es in den Branchen chemische Reinigung, Holz, Chemie und Elektrotechnik zu einer Reduktion kam. Die stärkste Abnahme seit dem Jahr 2000, erreichen mit 54,0% die chemischen Betriebe. Die Branche Holzbe- und -verarbeitung weist einen Emissionsrückgang von 42,2% auf. Zusätzlich weist die Branche der chemischen Reinigungen seit 2000 einen Emissionsrückgang von 22,4% auf. Mit der Einführung der 2. BImSchV im Jahr 1990 (Verordnung zur Emissionsbegrenzung von leichtflüchtigen halogenierten organischen Verbindungen) sind die Auswirkungen der Grenzwerte vor allem bei dieser Branche deutlich sichtbar. Nahezu unverändert zwischen 2000 und 2018 sind die Emissionen in den Branchen Metall und Kunststoff. Staub-Emissionen Die Branche der Holzbe- und -verarbeitung verursacht in allen Jahren den Großteil der Staub-Emissionen. Im Jahr 2018 sind die Emissionen um 3,7% im Vergleich zu 2000 gestiegen. Im Vergleich zu 1995 wurden 2,6% geringere Emissionen erfasst. Die Staub-Emissionen der Steinbrüche sind kontinuierlich gesunken. Zwischen 2000 und 2018 gab es eine Reduktion von 27,9%. Die geringsten Staub-Emissionen zeigen sich mit jeweils 1 t/a für alle Jahre bei den Binnenhäfen.
Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau, Aircraft Design and Systems Group (Aero) durchgeführt. Ziel ist, Flugzeugentwürfe für neue Narrow Body Aircraft - im Hinblick auf das Jahr 2015 - zu untersuchen, die die Direct Operating Costs minimieren. Betrachtet werden insbesondere Low Cost Carrier, für die die Senkung der Kosten, die am Flughafen entstehen (Abfertigungskosten) besonders wichtig ist. Maßnahmen zur Senkung der Abfertigungskosten können jedoch steigende Kosten bei Abschreibung, Kraftstoffkosten, Wartungskosten etc. verursachen. Notwendig ist daher ein ganzheitlicher Ansatz im Flugzeugentwurf. Gefragt sind dabei auch Maßnahmen zur Reduzierung von Lärm / Schadstoffen auf Vorfeld / Rollbahn. Das Teilprojekt basiert auf Studien, die an der HAW Hamburg in ALOHA durchgeführt wurden (Vorfeldprozesse abhängig von Flugzeugparametern, erste innovative Konfiguration). Hier sollen die Analysemethoden verbessert werden, soll die ALOHA-Konfiguration in größerer Detailtiefe untersucht werden, sollen weitere innovative Konfigurationen erstellt und bewertet werden. Die Arbeiten werden basierend auf den Anforderungen von und mit Airbus durchgeführt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Erkenntnisse aus dem Teilprojekt direkt in den Entwurf neuer Flugzeuge bei Airbus einfließt.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachgruppe Boden- und Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Agrartechnik durchgeführt. Die ständig steigenden Kraftstoffkosten stellen heute für landwirtschaftliche Betriebe einen wesentlichen Teil der Betriebsausgaben dar und beeinflussen so direkt die Wettbewerbsfähigkeit und das Betriebseinkommen. In der Landwirtschaft mit ihren voluminösen Erntegütern (Gras, Silomais, Stroh u.a.) ist die Zerkleinerung eines der wichtigsten Grundverfahren. Dabei wird der Kraftstoffverbrauch (bei festen Ernteparametern) wesentlich durch den Zustand der Schneidgarnitur bestimmt. Aus diesem Grund ist der Bedarf an einem optimierten Schneidprozess besonders hoch. Dies bedeutet, dass ein rechtzeitiges, aber auch nicht zu frühes Schleifen der Schneidmesser erforderlich ist. Daher ist es das Ziel des Vorhabens eine Echtzeit - Erkennung der Messerschärfe basierend auf akustischer Detektion zu realisieren. Das Projekt soll innerhalb von 24 Monaten durchgeführt werden. Im ersten Projektjahr werden die Randbedingungen und Anforderungen an die Echtzeit Messerschärfeerkennung definiert. Eine Planung der Versuche im Labor und im Feld wird erarbeitet. Der Aufbau für die Laboruntersuchungen und die Auswahl /Beschaffung der akustischen Messtechnik schließt sich an. Nach Implementierung der Messtechnik erfolgt die Datenaufnahme unter verschiedenen Rahmenbedingungen. Diese Daten bilden die Grundlage für die Softwareentwicklung und den Test des PC basierten Modells. Eine Bewertung der Funktionsfähigkeit dieses Systems und eine ökonomische Analyse schließen die Arbeiten ab.
Das Projekt "T 2: Development of energy-efficient systems for high-quality fruit drying - initiated by the SFB subproject E1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Background: Thailand is an agriculture-based economy with production of high value fruits as one of the main sources of crop revenue. Among them, longan and litchi have significant importance for the economy. Those fruits are produced mainly in the northern region. Litchi is grown primarily by smallholders in the mountainous areas. However, the orchards are being substituted by seasonal field crops because the profitability of litchi growers has been jeopardized by unstable prices and insufficient access to markets. Consequently, this substitution have resulted on increasing levels of erosion, pesticide use and water demands. Local production of dried fruits by small-scale industries or farmer cooperatives is a promising solution for the upland growers. Such practice keeps the value adding process in the rural area, allows decoupling producer from the unstable fresh market and eliminates the middle man from the value chain. However, with the rising fuel cost the profitability of this operation may be reduced. Particularly because the current drying technology used in small-scale food processing industries has low energy efficiency and yield heterogeneous product, not allowing them to achieve the standards of the international market. Therefore small-scale fruit drying equipment has to be optimized to increase energy efficiency and to meet export quality standards. Additionally, renewable sources like biomass or biogas produced from fruit processing wastes, such as pruning wood, seeds, and peels, can provide energy for drying and replace fossil fuels. Therefore, biogas and biomass combustion should be integrated in the drying systems. Results until now: A survey of litchi drying facilities in Northern Thailand was conducted. Semi-structured questionnaires were applied to evaluate the facilities in terms of age, equipment, operational procedures, energy, labor and costs. Various types of cabinet tray dryers heated either with LPG or firewood were found and it was observed that in general producers face difficulties in achieving uniform batches. An additional survey was carried at the sites where the LPG-fueled tray dryer from the Likhitchewan company are used. Users mentioned its convenient operation, good temperature control and cost-capacity ratio as its main advantages. The high fuel consumption and non-uniformity of the drying batch were consistently regarded as drawbacks. The quality and energy performance of the Likhitchewan tray dryer was experimentally analyzed for litchi drying in a farmers cooperative. Non-uniform temperature distribution in the drying chamber was observed resulting on heterogeneous batch. Regarding the energy performance, about 15 kg of LPG was required per batch which yielded approximately 15 kg of dry litchi. Losses via exhaust air and convective losses were the main heat sinks identified. (abridged text)
Das Projekt "Umruestung eines oelbeheizten Kessels auf Kohlestaub" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pfleiderer Teisnach GmbH & Co. KG durchgeführt. Objective: To demonstrate the technical feasibility of converting small industrial water tube steam boilers, ranging in steam production from + 10 T/h to 100-150 T/h (that is from the upper limit of shell boilers to the lower limit of power plant boilers) from oil or gas to pulverized coal firing. This is to be achieved by use of a new type of pulverized coal combustor generating a burning flame jet of 100 to 150 M/s flame velocity. General Information: Pulverized coal firing of power plant boilers is a proven technology but no such technology exists for conversion of smaller boilers, since pulverized coal requires two/three times more combustion space than oil or gas. In oil or gas fired boilers combustion space is too small for total pulverized coal combustion. The new technology is intented to solve the problem in a general way, enabling almost any industrial water tube boiler to be converted to pulverized coal. The technology is a new type of pulverized coal combustor generating a jet of 100 to 150 M/s flame velocity and burning 6 to 8 times more pulverized coal than any other design, achieved by increasing turbulant frequency range, which in turn increases mixing efficiency and combustion rate. The result is that + 60 per cent of fuel is burned in the combustors which represent, in volume 5-8 per cent of combustion chamber volume. Hot flue gas is recirculated rapidly in the combustion chamber by the flame jet, generating heat transfer byconvection and flame radiation. This increased heat transfer decreases flue gas temperature at the superheater intake. Four of the pulverized coal combustors were designed and fitted to a 1962 water tube boiler with vertical combustion chamber and two vertical flues producing 40 T/h steam at 75 Bar-520 C, operating at 4,700 h/y with a heavy fuel intake of 13,000 T/y and modified to permit ash removal. Combustor specification is: - fuel - pulverized lignite - capacity 10. 10 Kcal/h (11. 6 MW) each - combustion air 14,000 m3/h 190 C p=Mbar - coal conveying air 330 m3/h, 20 C - turn down ratio 1:20 - flame jet velocity at 100 per cent load - 125 m/s - make - Dr. Schoppe Anlagenbau Additional equipment includes pulverized coal silos of 120 m3 capacity, pulverized coal feeders (fluidized bed rotary pumps), flue gas filter and a 100 m3 ash silo with out loading equipment. Total project cost is DM 5,043 297 including commissioning and test runs. Fuel cost savings of + DM 784,000 represent 2.5 per cent of the annual turnover of the company owning and operating the boiler. Total conversion costs of a standard 40 T/h boiler are estimated at DM 4,650,000. Payback on the project is 3.93 years. Achievements: Boiler modification and installation of the pulverized coal equipment was completed at 28. 09. 84. After two weeks for calibration and control adjustment the boiler arrived at its design specification of 40 T/h steam production at 74 Bar-500 C. After the first weeks of operation the following problems were:::
Das Projekt "Einfluss des CO2-Preises für fossile Energieträger (im EU-ETS und nEHS) auf die Biomassenachfrage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Für das Erreichen der nationalen und europäischen Klimaziele ist es notwendig, dass politische Instrumente implementiert werden, um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Über die dynamische Entwicklung des EU-Emissionshandel (EU-ETS) werden die Emissionen in den Sektoren Energiewirtschaft, Flugverkehr und Industrie langfristig teurer und lagen zuletzt Anfang Januar 2022 bei 85 €/t CO2 [1]. Zusätzlich dazu verpflichtet das nationale Emissionshandelssystem (nEHS) alle Inverkehrbringer von Heiz- und Kraftstoffen, die nicht vom EU-ETS erfasst sind, die Kosten für die CO2-Emissionen zu tragen, sodass auch die Sektoren Wärmeerzeugung und Verkehr mit einem CO2-Preis belegt sind. Das vorliegende Gutachten soll daher genau an diesem Punkt wissenschaftlich ansetzen. Es hat zum Ziel, für definierte Fallbeispiele zu beurteilen, wo aus dem Zusammenspiel zwischen dem CO2-Preis des nEHS von 35 €/t CO2 (nationalen Emissionshandelssystem) und möglichen Preisvorteilen des Biomasseeinsatz Kostenvorteile entstehen, die einen Energieträger-Switch aus ökonomischen Gründen bewirken. Zu diesem Zweck wird für jedes Fallbeispiel die Kostenstruktur für den Betrieb mit fossilen Brenn- oder Kraftstoffen sowie für deren Umstellung auf biomasse-basierte Energieträger aufgestellt und der Einfluss der CO2-Bepreisung nach dem nEHS untersucht. Im Ergebnis kann ein CO2-Preis bestimmt werden, der zum Kostengleichgewicht zwischen beiden Optionen führt. Das Sachverständigen-Gutachten soll darüber hinaus mögliche Sensitivitäten auf diesen Effekt prüfen. Daher werden im Rahmen der Analysen verschiedene Optionen für die Emissionsbemessung untersucht: - Null-Emissionen (mit Nachhaltigkeitszertifikaten) - realen Emissionen (brennstoffbezogene Emissionen) - RED II-Emissionen Neben der Emissionsbewertung stellen die spezifischen Brennstoffkosten für die Energieträger eine wesentliche Einflussgröße für die Analysen dar. Die Auswirkungen der aktuell (Stand: August 2022) hoch dynamische Energiepreisentwicklung wird abschließend im Rahmen einer Preissensitivitätsanalyse bestimmt.
Das Projekt "Hybridbusse für Ingolstadt - Hybridbusse KVB" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtbus Ingolstadt GmbH durchgeführt. Projektziel ist die Erprobung von Hybridbussen im Linienbetrieb auf Alltagstauglichkeit, Energieeffizienz und betriebswirtschaftliche Auswirkungen im Vergleich zu konventionellen Dieselbussen zu testen und durch langjährigen Praxiseinsatz Impulse für die Fahrzeugweiterentwicklung zu geben. Wirtschaftlichkeitsrechnungen sollen nachweisen, inwieweit eingesparte Kraftstoffkosten die hybridbedingten Aufwendungen für Anschaffung, Wartung und Betrieb kompensieren. Mit einer breiten Einführung von Hybridbussen ist zu prüfen, inwieweit für die Aufgabenträger die neue Technik kostenneutral oder mit Zusatzkosten verbunden ist. Die Projektplanung erfolgt auf Grundlage sachlich gegliederter und zeitlich aufeinander aufbauender Arbeitspakete. Diese Untergliederung in Arbeits- und Unterarbeitspakete bildet wiederum die Grundlage für die Zeitplanung des gesamten Projekts. Entsprechende Darstellungen sind dem Antrag beigefügt (Strukturplan, Balkenplan).
Das Projekt "Ideen-Wettbewerb Bionik: Antifouling nach biologischem Vorbild" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremen, Fachrichtung Schiffbau und Meerestechnik durchgeführt. Der organische Unterwasserbewuchs(sog. Biofouling) von z.B. Schiffrümpfen verursacht bei der Welthandelsflotte jährlich geschätzte zusätzlichen Treibstoffkosten von mehrere Milliarden US-Dollar. Seit dem Verbot von Tributylzinn-haltigen Anstrichen durch die International Maritime Organisation (IMO) im Jahr 2003 mangelt es an alternativen Unterwasser-Schutzanstrichen. Das beantragte Projekt soll zur Entwicklung eines untoxischen, dennoch bewuchshemmende Antifoulings mit definierten Merkmalskombinationen in den Bereichen mechanische Werkstoffcharakteristik sowie mikrokonfigurierte Oberflächentopographie nach biologischem Vorbild führen. Die Arbeitsplanung sieht hierzu drei Teilaspekte vor: die (1) Entwicklung von definierten Oberflächenkonfigurationen und technische Machbarkeitsstudie sowie einer Testphase sowohl im (2) Freiland als auch im (3) Labor (siehe hierzu auch die Abb. 'Meilensteinplanung'). Die Ergebnisse sollen im Rahmen von Industriekooperationen zur Entwicklung von alternativen untoxischen Schutzanstrichen bzw. Oberflächenmodifikationen führen. Die aktuellen enormen ökologischen wie ökonomischen Verluste lassen das potential eines entsprechenden Produktes nur erahnen.
Das Projekt "Untersuchungen zur Sohl- und Uferbeanspruchung aus Schlagflächenantrieben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1 Problemstellung und Ziel. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Schiffspropeller verursachen insbesondere bei kleinen Flottwassertiefen große Sohlbeanspruchungen, die zu Auskolkungen bis hin zur Resuspension von Sohlmaterial führen können. Dies liegt u. a. an der Ausbreitungscharakteristik des drallbehafteten Propellerstrahls, der eine große Erhaltungstendenz aufweist. Es stellt sich deshalb die Frage, ob es alternative Antriebssysteme von Binnenschiffen zu heute üblichen Schiffspropellern gibt, die bei gleichem Schub geringere Sohlbeanspruchungen verursachen und ggf. sogar günstigere Wirkungsgrade aufweisen, um Treibstoffkosten einzusparen. Eine mögliche alternative Antriebsform ist die Schlagfläche. Hierbei muss man sich eine auf- und ab bzw. seitwärts schwingende Fläche vorstellen wie bei der Schwanzflosse eines Delphins oder eines Fisches. Erste Berechnungen und eine umfangreiche Literaturrecherche zeigen, dass Schlagflächenantriebe höhere Wirkungsgrade aufweisen können als herkömmliche Binnenschiffspropeller und voraussichtlich wesentlich geringere Sohlbelastungen verursachen. Diese Aussagen sollen im Rahmen des Vorhabens durch experimentelle Untersuchungen mit einem Schlagflächenroboter gestützt werden. 1.2 Bedeutung für die WSV: Durch den Einsatz von Schiffsschrauben als Standardantrieb von Wasserfahrzeugen können Fundamente von Wasserbauwerken unterspült, Ufer beschädigt und Gewässerböden erodiert werden. Weiterhin leiden Pflanzen und Tier-Populationen in den Gewässern. Alternative Antriebe, wie z.B. Schlagflächenantriebe, können dazu beitragen, die propulsionsbedingten Belastungen zu begrenzen. Weiterhin könnten sie bekannte Nachteile von Schraubenabtriebe reduzieren, die bei wechselnden Einsatzbedingungen wie unterschiedliche Wassertiefen, Strömungsgeschwindigkeiten, Beladungszuständen, Fahrt als Einzelfahrzeug oder im Verband, Propellerwirkungsgrad aufweisen, die im Durchschnitt bei 0,3 - 0,5 liegen, obwohl theoretisch Werte bis etwa 0,6 erreichbar wären.. Schlagflächenantriebe haben nach Literaturrecherchen diesbezüglich Vorteile, wenn die Hubbewegungen auf die Fahrtgeschwindigkeit adaptiert werden. Dies zeigen z. B. Untersuchungen von Anderson und eigene Ansätze auf Basis der Tragflügeltheorie, die Wirkungsgrade bis ca. 0,8 für erreichbar halten, es gibt eine stehende Grafik, in der ein Versuch von Anderson durch Modellrechnungen nachvollzogen wurde. Der Wirkungsgrad ist dabei als Funktion der Strouhal-Zahl angegeben, die zum Verhältnis von Schiffs- zu Hubgeschwindigkeit proportional ist. 1.3 Untersuchungsziel: Im Rahmen dieses Vorhabens werden experimentelle Untersuchungen zum Wirkungsgrad und zur Sohlbeanspruchung aus einem Schlagflächenantrieb durchgeführt. Die Ergebnisse der Modelluntersuchungen sollen in einen F&E-Antrag münden, mit dem externe Forschungsmittel erschlossen werden. Das BAWF& E-Vorhaben dient der Vorbereitung dieses Antrags.
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