Mit dem Vorhaben BigGIS soll eine neue Generation von Geoinformationssystemen (GIS) entwickelt und erforscht werden, mit neuen Mechanismen, die in vielfältigen Szenarien Entscheidungen auf der Basis großer Mengen an heterogenen Daten besser und schneller unterstützen. Hierfür werden eine hochperformante, integrierte technische Infrastruktur, neuartige Indexstrukturen und Datenreduktionsverfahren sowie fortgeschrittene analytische Verfahren für verschiedene Einsatzszenarien entwickelt und erprobt. Es wird ein GIS entwickelt, welches die schnelle und zuverlässige Verarbeitung sehr großer, heterogener und zum Teil unstrukturierter und unzuverlässiger Daten ermöglicht. Die Neuheit liegt in der integrierten Betrachtung von Zeit und Raum bei der Datenablage, -indexierung und -analyse sowie einer weitgehend automatisierten Reduktion, Verarbeitung, und semantischen Integration der Daten, die auch vorausschauende Analysen erlaubt. In den drei Anwendungsfällen Umweltmonitoring, Katastrophenschutz und Smart City werden spezifische Problemstellungen adressiert und die Lösungen empirisch validiert und weiterentwickelt. Die EXASOL AG wird innerhalb von BigGIS Methoden zur Integration von GIS- Fähigkeiten und Anforderungen für die relationale Big Data Engine 'EXA Solution' erforschen und entwickeln. Besonderes Augenmerk gilt hierbei der hochperformanten Verarbeitung von GIS-Daten und Anfragen, wodurch GIS Anwendungen im Big Data Maßstab erst ermöglicht werden.
Der Dampfmotor ZEE ist in seinem Aufbau einem konventionellen Fahrzeugmotor sehr ähnlich, mit dem einzigen Unterschied, dass, wie der Name bereits verrät, als Arbeitsmedium Dampf verwendet wird. Der Dampfmotor funktioniert mit 'äußerer, kontinuierlicher' Verbrennung. Der Porenbrenner erzeugt hierbei die erforderliche Wärmeenergie, um energiereichen, heißen Dampf zu produzieren. Dieser Dampf wird in den Motor geleitet, wo er unter Kraftwirkung auf den Kolben isotherm expandiert und Arbeit verrichtet. Durch die isotherme Prozessführung wird eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades gegenüber einem Dampfmotor herkömmlicher Bauart erzielt. Am unteren Totpunkt des Kolbens strömt der abgekühlte Dampf aus dem Zylinder und wird in einem Kondensator erneut zu Wasser verflüssigt. Es handelt sich somit um ein Zweitaktprinzip. Je mehr Dampf eingelassen wird, desto größer ist die Leistung des Motors. Die variable Einlasssteuerung durch Ventile oder so genannte Dampfinjektoren ermöglicht die Regelung des Motors. Im Gegensatz zu konventionellen Dampfmaschinen wird der 'Restdampf', nachdem er seine Arbeit verrichtet hat, nicht ausgestoßen, sondern im Kondensator verflüssigt und steht dem geschlossenen Prozess erneut zur Verfügung. Kernstück der Energieerzeugung ist der Porenbrenner, eine völlig neue Brennertechnologie, mit der das Unterschreiten der härtesten Abgasgrenze ermöglicht wird. Der Porenbrenner ist ein thermischer Reaktor, der aufgrund der vollständigen Verbrennung und der kontrollierten Verbrennungstemperatur kaum noch messbare Abgase erzeugt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in eine keramische Porenstruktur geleitet und verbrennt dort nahezu schadstofffrei. Dabei ist der Porenbrenner vielstofffähig: Benzin, Diesel, Erdgas oder Wasserstoff kommen als Kraftstoff in Betracht, ebenso wie gasförmige oder flüssige Biokraftstoffe. Bei einem Einsatz von Wasserstoff als Energieträger entfallen zusätzlich die Kohlendioxidemissionen, die mit jeder Verbrennung fossiler Kraftstoffe unabänderlich verbunden sind. Die Porenbrennertechnik erlaubt also tatsächlich eine emissionsfreie Energieerzeugung.
Nach groben Abschaetzungen existieren in Deutschland ca. 300000 Motorboote. Durch ihren konzentrierten Einsatz zu bestimmten Zeiten tragen sie lokal erheblich zur Luftbelastung besonders in Erholungsgebieten bei. Bei austauscharmen Wetterlagen koennen diese Emissionen das Ozonbildungspotential an Sommertagen wesentlich verstaerken. Besonders die in Motorbooten eingesetzten Zweitaktmotoren emittieren hohe Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Da diese durch den Auspuff auch noch direkt in das Wasser eingeleitet werden, tritt eine doppelte Gefaehrdung der Umwelt (sowohl Luft als auch Wasser) ein. Bisher existieren keine ausreichenden Daten ueber die von Motorbooten emittierten Schadstoff- und Laermemissionen in der Bundesrepublik Deutschland. Mit dem Forschungsvorhaben sollen die Grundlagen fuer notwendige Massnahmen zur Minderung der Luft- und Gewaesserbelastung sowie der Laermsituation geschaffen werden. Dazu ist eine repraesentative Auswahl an Bootsmotoren hinsichtlich ihrer Abgas- und Laermemissionen zu vermessen und eine Gesamtuebersicht ueber die Schadstoffemissionen der Motorboote in Deutschland zu erstellen. Anhand eines stark genutzten Gewaessers (oder einer Region) soll ermittelt werden, welche Auswirkungen sich fuer die Umwelt ergeben. Es ist zu berechnen, wie sich die in der EU in Vorbereitung befindliche Abgas- und Laermemissionsbegrenzung von Sportbooten auf die Veraenderung der Belastung auswirkt und es sind Vorschlaege zu unterbreiten, mit welchen technischen Massnahmen, welchem Aufwand und welchem Zeithorizont eine Verringerung der Schadstoff- und Laermbelastung realisiert werden kann. Diese Erkenntnisse sollen dazu beitragen, eine fundierte deutsche Position bei der Weiterentwicklung der entsprechenden EU-Richtlinien hinsichtlich einer zweiten und dritten Stufe der Begrenzung der Abgas- und Laermemissionen zu vertreten.
An drei motorisierten Zweiraedern mit 2-Takt-Motor soll der moegliche Einfluss verschiedener Motoroele auf das Emissionsverhalten untersucht werden. Hierzu sind die Fahrzeuge im Wechsel mit den unterschiedlichen Oelen in verschiedenen Fahrzyklen zu betreiben. Verbesserungen hinsichtlich der HC-Emissionen werden vom Auftraggeber erwartet. Bei erfolgreichem Ausgang der Untersuchung und marktwei ter Einfuehrung entsprechender Oele ist ein Verbesserungspotential hinsichtlich der Luftqualitaet gegeben.
Erstmals soll versucht werden, eine moeglichst umfassende Bestandsaufnahme der Verkehrs- und Fahrleistungen in der DDR 1988 zu erheben. Mit zu bestimmenden bzw. zu recherchierenden Emissionsfaktoren werden die Energieverbraeuche und Schadstoffemissionen der verschiedenen Verkehrstraeger der DDR berechnet. Aus Abschaetzungen der kuenftigen technischen Entwicklung der Fahrzeuge sowie der Verkehrsentwicklung werden Szenarien fuer das Jahr 2000 entwickelt. Die Ergebnisse werden spezifisch und absolut entsprechenden Berechnungen fuer die Bundesrepublik Deutschland gegenuebergestellt.
Durch gezieltes Veraendern der ansaug- und auslasseitigen Steuerzeiten und der Steuerschlitzgeometrie soll versucht werden, fuer die Parameter Geraeusch und Leistung ein Optimum zu finden. Die erzielten Ergebnisse zu Einlass- und Auslass-Schlitzmodifikationen an einem kleinen 2-Takt-Motor sollen unter Beruecksichtigung eines zu definierenden Aehnlichkeitsmodells auf andere 2-Takt-Motoren unterschiedlicher Leistung uebertragen werden. Die Forderung an das Modell werden durch die Maschinenkonstruktion und durch den Mechanismus bei der gaswechselbedingten Geraeuschentstehung bestimmt. Die Durchfuehrung erfolgt einerseits mit Hilfe eines Rechenprogramms, das auf der 1-dimensionalen reibungsbehafteten instationaeren Fadenstroemung beruht. Zum anderen wird die Rechnung durch experimentelle Untersuchungen ergaenzt.
Bundesweit arbeiten ca. 50.000 Beschaeftigte mit 2-Takt-Motorsaegen in der Forstwirtschaft. Ueber 90 Prozent der Waldarbeiter gaben in Befragungen gesundheitliche Beschwerden durch Motorsaegenabgase an. Das Ausmass der Schadstoffbelastung variiert ausserordentlich stark in Abhaengigkeit von den Arbeits- und Umgebungsbedingungen. Ziel der Studie war die Identifikation und Analyse von Parametern, die zu einer Steigerung der Abgasinhalation fuehren, um gezielte Ansaetze zur Verminderung dieser Belastungsspitzen zu ermoeglichen. Als Indikator diente der Hauptschadstoff Kohlenmonoxid (CO), das nach inhalativer Aufnahme Carboxyhaemoglobin (CO-Hb) bildet. Durch Immissionsmessungen fuer CO und eine engmaschige Verlaufskontrolle des COHb ( Tagesprofil ) wurde die Belastung durch die Abgase waehrend der Schicht erfasst. Die Ausloeseschwelle des maximalen Arbeitsplatztoleranzwertes (MAK-Wertes) fuer CO und der Kurzzeitwert (KZW) wurden haeufig ueberschritten. Der biologische Arbeitsplatztoleranzwert (BAT-Wert) von 5 Prozent CO-Hb wurde bei Arbeiten im Starkholz von Nichtrauchern ueberschritten. Das CO-Hb stieg in den ersten 2-3 h der Arbeitszeit auf den Maximalwert an und sank dann infolge nachlassender Arbeitsleistungen langsam wieder ab, so dass am Schichtende 20-30 Prozent niedrigere Werte gegenueber der Maximalbelastung gemessen wurden. Mit Hilfe von Videoaufzeichnungen konnte der entscheidende Einfluss der wechselnden Umgebungsbedingungen sowie der individuellen Handhabung der Motorsaege auf die Schadstoffbelastung analysiert werden. Folgende die Schadstoffinhalation erhoehende Situationen wurden identifiziert: 1 . Faellschnitt, 2. Entasten in dichten Baumkronen von Nadelhoelzern, 3. Arbeiten bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, 4. Arbeiten in dichten Baumbestaenden. Bei diesen Taetigkeiten konnten auch die hoechsten CO-Expositionen mit Spitzenbelastungen von bis zu 400 ppm gemessen werden, vereinzelt wurden 600 ppm ueberschritten.
Durch Optimierung von Spuelkanal- und Brennraumgeometrie sowie der Zuendanlage soll eine stabile und gleichmaessige Verbrennung erzielt und die bei kleinen Zweitaktmotoren besonders ausgepraegte zyklische Schwankung des Zylinderdruckes vermieden werden, um bei bestmoeglicher Ausnutzung der eingebrachten Kraftstoffmenge zu einer niedrigen Geraeusch- und auch Abgasschadstoffemission zu gelangen. Durch Uebergang vom Werkstoff Stahl bzw. Aluminium auf CFK mit einer 100- bis 1000fach hoeheren Daempfung wird mit Eingriff in die Ausbreitungswege des Koerperschalles eine Geraeuschminderung erwartet.
An einem Saegenmotor (schnellauf. Zweitaktmaschine) konnte durch Konstruktion neuer Ansaug- und Auspuffschalldaempfer das Gesamtgeraeusch erheblich vermindert werden. Mit dem triebwerksseitig ermittelten Einfluss des Einlaufverhaltens neuer Kolben-Zylinder-Paarungen auf das Gesamtgeraeusch konnte eine Gesamtpegelreduzierung von insgesamt 9 dB(A) erzielt werden. In einem weiteren Forschungsvorhaben werden der Einfluss der Steuerzeiten auf Geraeusch und Leistung untersucht.
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