s/automatisieurung/Automatisierung/gi
Im Fokus bisheriger Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung steht die permanente Verbesserung von Prozessketten, Verfahren und Maschinenwirkungsgraden. Da Maschinen und Anlagen unter ständig wechselnden Anforderungen und Randbedingungen betrieben werden, erschließt eine derartige Optimierung im Mittel nur einen Teil des Effizienzpotenzials. Maßnahmen zum energieoptimalen Betrieb und zur Steuerung von Maschinen und Anlagen unter Berücksichtigung der Energieeffizienz und weiterer Zielkriterien in situationsbezogener Gewichtung müssen dies ergänzen. Ziel der beantragten Forschergruppe ECOMATION ist es daher, Methoden zur Energieeinsparung durch Automatisierung für die Fertigungstechnik zu entwickeln. Durch situationsoptimales Ansteuern von Komponenten in maschinennahen Energieregelkreisen wird der Verbrauch der einzelnen Maschine minimiert. In maschinenfernen Energieregelkreisen auf Leitebene werden die Planung optimiert, Verlustherde in Anlagen und Fabriken identifiziert und Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet. Als Grundlage für die Maßnahmen zur Effizienzsteigerung werden der von den Komponenten und dem Fertigungsverfahren verursachte Energieverbrauch, die Aufteilung in Nutz- und Verlustanteil und Möglichkeiten zur Beeinflussung des Energieverbrauchs analysiert und in Modelle überführt. Um Messdaten handhabbar und aussagefähig zu machen und Vorhersagen zu ermöglichen, wird eine im Bereich der Fertigungstechnik neuartige Modellierungstechnik entwickelt. Es werden Methoden entwickelt, um Verbrauch und Effizienzressourcen auf Basis der Maschinensignale per Software und unter minimalem Einsatz von Zusatzsensorik zu erfassen. Das Bild zeigt den Informationsfluss in einer Produktion mit ECOMATION in zwei Maschinennahen und zwei Maschinenfernen Energieregelkreisen.
Zwei Ziele werden erarbeitet: Ziel 1: Detaillierte Analyse der Verbesserung der Zustandsaufnahme durch den Einsatz von LIDAR. Dazu werden folgende Aspekte untersucht: - Genauigkeit des LIDAR - basierte Geländemodells unter dichten und mehrschichtigen Tropenwäldern; - Genauigkeit mit der sich Einzelbäume und deren Baumhöhe und Kronenausdehnung automatisiert erfassen lassen. Dies ist für die Herleitung der verschiedenen Bestandesparameter im Tropenwal wichtig. - Verbesserung der Korrelation zwischen den aus Fernerkundungsdaten abgeleiteten Parametern (Baumhöhen, Bestandeshöhen) und der terrestrische erhobenen Biomasse. Dies trägt wesentlich zur Inventurgenauigkeit und damit Kosteneffizienz bei. - Überprüfung der Möglichkeiten zur Verwendung der im Projekt entwickelten Verfahren für Schutzwaldprojekte mittels 3D Luftbildern und LIDAR-Daten zur kostengünstigen Erfassung des Schutzwaldprojektfortschritts- bzw. Erfolgs. Ziel 2: Internationale Anerkennung der entwickelten Methode als kostengünstige aber präzise Möglichkeit zur Erstellung von nationalen Waldinventuren. Dazu werden folgende Projektmaßnahmen gesetzt: - Vorstellung der innovativen Inventurmethodik und deren praktischer Anwendung in Surinam im Rahmen von internationalen Konferenzen; - Projektakquisition bei internationalen Geldgebern für die Finanzierung nationaler Waldinventuren und/oder UNFCCC-MRV Erhebungen; - Stärkung von Kooperationen mit internationalen Institutionen (FAO, GIZ, Tropenbos etc.) durch Fachgespräche, Sondierung von Möglichkeiten zur Einbindung der Inventurmethode in bestehende Projekte internationaler/bilateraler Geber; und - Erstellung von Informationsmaterialien für Workshops und Konferenzen.
An den staugeregelten Bundeswasserstraßen ist eine genaue Einhaltung der vertraglich festgelegten Wasserstände erforderlich. Die Automatisierung hilft hier mit einer standardisierten Vorgehensweise und sorgt für einen reibungsfreien Betrieb. Effizient und erneuerbar: Wasser bewegt! Deutschland verfügt über ein wirtschaftlich leistungsfähiges Wasserstraßennetz, das die Seehäfen an Nord- und Ostsee mit den Binnenhäfen verbindet. Die 7.350 km Binnenwasserstraßen bestehen zu 25 Prozent aus Kanalstrecken, zu 35 Prozent aus frei fließenden und zu 40 Prozent aus staugeregelten Flussabschnitten. Im Zusammenhang mit dem Staustufenbau wurden an den größeren Flüssen vielfach Laufwasserkraftwerke errichtet, die mit der erneuerbaren Ressource Wasser Strom erzeugen. Zu den staugeregelten Bundeswasserstraßen mit Wasserkraftnutzung zählen Weser, Oberrhein, Neckar, Main, Mosel, Saar und Donau mit einer installierten Leistung von derzeit ca. 750 Megawatt. Damit wird mit den Laufwasserkraftwerken etwa so viel Energie erzeugt, wie alle Schiffstransporte auf dem Wasser verbrauchen (vgl. Verkehrsinvestitionsbericht 2008).
Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.
Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden
Das Teilvorhaben der H-BRS legt ihren Fokus auf die Entwicklung von Prüfsequenzen zur normativen Validierung dynamischer Vorgänge von netzbildenden Erzeugungsanlagen und die Laborprüfung der Prüfsequenzen. Hierfür sollen zunächst die Anforderungen an das Interface des Echtzeitsystems, beim Betrieb von netzbildenden Anlagen (NBAs), im Hinblick auf Stabilität, Genauigkeit und Grenzen analysiert werden. Darauf aufbauend werden Prüfsequenzen für eine Power Hardware-in-the-Loop (P-HiL) Umgebung entwickelt. Außerdem soll ein automatischer Testablauf, zum Abfahren der Prüfsequenzen und zur Automatisierung des Prüfsystems erstellt werden. Vor der Anwendung auf dem Gesamtsystem soll eine Vorvalidierung im kleinen Maßstab durchgeführt werden. Dazu werden die Anforderungen an das Gesamtsystem übernommen und ein Aufbau mit geringeren Leistungen und den entwickelten Benchmarknetzen vorbereitet. Die automatisierten Prüfsequenzen werden dann mit dem Konsortium geteilt, um den Gesamtaufbau zu realisieren. Ein weiteres Arbeitspaket befasst sich mit der dynamischen Verstärkereinheit. Hier soll ein Konzept zur Weiterentwicklung der Hardware erstellt werden. Das Konzept wird theoretisch untersucht und dann beim Aufbau des Hybridverstärkers umgesetzt. Für die Leistungsimpedanz wird die Hardwareentwicklung der Ansteuerung durch die H-BRS durchgeführt. Nach der Übergabe an das IEE wird die Auslegung der Regelung und der Laboraufbau zur Validierung begleitet. Zuletzt wird in Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern die Labordemonstration des Gesamtsystems durchgeführt. Dabei wird die Interoperabilität der Stromrichter mit netzbildenden Eigenschaften untersucht und die Testsequenzen werden ausgewertet.
| Origin | Count |
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| Wissenschaft | 1 |
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