Anlagen, Energie- und Maschinensysteme (F09)
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In dieser Arbeit wurde eine Machbarkeitsstudie zur Speicherung von Wasserstoff in Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) anhand eines gewählten Stoffsystems, Dibenzyltoluen, durchgeführt. Die Arbeit umfasst Bilanzierungen und Auslegungen für eine reversible Hydrierung und Dehydrierung in zwei getrennten Anlagen. Eine class 4-Kostenschätzung bildet die Grundlage für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung. So konnten die Technologieziele hinsichtlich der Speicherfähigkeiten nicht realisiert werden. Dennoch zeigen die ermittelten Produktionskosten die Wettbewerbsfähigkeit dieses Ansatzes.
Kontakt: Fabian.Piehl@outlook.com
Intelligent use of energy is one of the keys to success for an energy revolution. To meet this challenge, smart meters are suitable tools because INTELLIGENT use of energy means not only to use efficiency technology, but also to determine load shifting potentials and use them accordingly. Especially farms with high power consumption are becoming increasingly concerned about reducing energy costs due to rising energy prices and need a systematic analysis of their operational energy flow. To find solutions for farms, the NaRoTec e.V., the TH Köln, and the Machinery Ring Höxter-Warburg have joined forces with partners and launched the project "Intelligent Energy in Agriculture", which is funded by the state of NRW. The aim of the project is to be able to give individual advice recommendations for energy optimization of agricultural holdings. This will be achieved inter alia through an operational energy audit and current measurements in different operating ranges. To achieve this, smart meters were installed in selected energy-intensive dairy and pig farms. As part of the project, the installed smart meter information about the consumption of various plants and their components were analyzed, regularities and adaptability in loading history identified, and the energy efficiency of the equipment and systems used verified (especially pumps, ventilators, feeding systems). Then recommendations were formulated to shift electricity-intensive processes to times with low electricity costs and high intrinsic power production. The resulting findings will be used as the basis for intelligent energy management in the further course of the project. Overall, efficiency streamlining measures in the field of ventilation and lighting systems, flexible dry feeding systems by decoupling power purchase and consumption, as well as energy savings and related CO2 savings were determined.
Die Dokumentation und Untersuchung von Massenbewegungen ist der entscheidende Schritt, um die Gefahr, die von ihnen ausgeht, zu identifizieren und im nächsten Schritt zu minimieren. Vor allem in Bergregionen kann dies im Extremfall Menschenleben retten.
Folglich untersucht diese Arbeit auf Grund bestehender Gefahr die räumliche Verteilung von Massenbewegungen in den drei iranischen Provinzen Alborz, Qazvin und Teheran.
In Anbetracht der immer weiter wachsenden Städte im erdbeben- und somit massenbewegungsgefährdeten Elbursgebirge wird mittels zweier quantitativer Analysen der isolierte Einfluss von straßen- und schienengebundener Verkehrsinfrastruktur auf Massenbewegungen (in den drei Provinzen) untersucht.
Beide Analysen vergleichen ausschließlich die lokale Häufung von Massenbewegungen mit dem vorhandenen Straßen- und Schienennetz: in der ersten Analyse durch das Vergleichen stattgefundener Massenbewegungen innerhalb von Teilgebieten des untersuchten Gebiets, in der zweiten Analyse werden die Häufungen in verschiedenen Abständen zu Straßen erfasst.
Anknüpfend an die zweite Analyse wird eine Bewertung der Häufigkeiten getätigt.
Es ergeben sich folgende wesentliche Erkenntnisse aus dieser Bachelorarbeit:
• Die Aussagekraft der Analysen kann höchstens so groß sein wie die Richtigkeit, Vollständigkeit und Detailliertheit der zur Verfügung gestellten Datenbanken
• Die verhältnismäßig große Fläche des Untersuchungsgebietes stellt eine hohe Fehlerquelle dar (z.B. durch das große Datenvolumen)
• Eine Anfälligkeitsanalyse auf Grund eines isoliert betrachteten Auslösefaktors ist mit vielen Fehlern und Annahmen behaftet (z.B. muss zunächst einmal angenommen werden, dass Massenbewegungen nicht durch andere Faktoren ausgelöst werden)
• Eine erhöhte Anfälligkeit des Untersuchungsgebietes gegenüber Massenbewegungen innerhalb von 50 m Abstand zu Straßen konnte durch die in dieser Arbeit beschriebenen „Straßenpufferanalyse“ nachgewiesen werden.
Die Analysen sind mit dem Programm ArcGIS durchgeführt. Ihre detaillierte Beschreibung ermöglicht es dem Leser, die Analysen weiterzuführen oder mit anderen Parametern zu wiederholen. Weiterführende Analysen beispielsweise in Form einer Risikokarte verhelfen den Menschen, Sachgüter und die Umwelt z.B. durch nachhaltige Bebauungspläne zu schützen.
The utilization of roadside-green-cuttings (grass) for anaerobic digestion increases provides an additional possible source of organic waste for use as a renewable energy source. Grass can be used as a substrate to increase biogas yield. Nevertheless, the anaerobic digestion of this kind of waste can be limited due to the fact that it could be contaminated with heavy metals, in particular from traffic emissions and industrial activity. For this reason the biogas production of grass from a busy road was assessed. Samples of roadside-grass were washed with an organosulphide, which is used for the removal of heavy metals from wastewater.
A comparison of the anaerobic digestion of washed and unwashed roadside grass was performed. Results showed that the anaerobic digestion of the unwashed grass was much more effective than the washed grass. A second experiment was carried out and co-fermentation of manure and farm-grass was prepared for anaerobic digestion. Lead was added in the concentrations 500, 1000 and 2000 mg Pb2+/kg. The results showed that the higher the lead concentration, the lower the inhibition of the biogas yield. The grass could be acting as phytoremediator for high lead concentrations. The grass could contain organic compounds, which can as-similate heavy metals.
Anaerobic Digestion of spent grains: Potential use in small-scale Biogas Digesters in Jos, Nigeria
(2014)
In order to ascertain biogas yield potential and applicability of spent grains (SG)1 in small-scale biogas production, laboratory batch fermentation was performed with various masses of dry and wet SG using sewage sludge (SS)2 and digested maize silage (DMs) 3 as inoculums. Different volumes of biogas and CH4 were measured with higher volumes observed for batch fermentation with DMs in com-parison to those produced by SS. Results from the study reveals minimum biogas yield of 118.10 L/kg
VS and maximum yields of 769.46 L/kg VS, which are indicative of the possible use of SG for domestic biogas production in Jos, Nigeria. The study established the fact that the use of both dry and wet SG results in the yield of a useful amount of biogas having 40 - 60 % CH4 content depending on the inoculum and amount of volatile solids present. Using the parameters of dry matter and volatile solids contents analysed for SG and DMs, it was estimated that a reactor volume of 6.47 m3 would be capable of meeting the daily cooking needs of rural households in Jos, Nigeria.
Aufgrund der steigenden Komplexität der Projekte und einem hohen Wettbewerbsdruck stellt die Kostenschätzung der fixen Investition, bereits in frühen Projektphasen, einen wichtigen Teil der Vorprojektierung dar. Wachsende Kosten und enormer Zeitdruck führten zu der Überlegung, auf Grundlage von Musteranlagen, bestehende Kostenschätzmethoden zu überprüfen und weiterzuentwickeln. Ferner ist das Ziel dieser Musteranlage, eine geeignete Kostenstruktur, die typisch für ihren Anlagentyp steht hervorzubringen, um das Kostenverhältnis weiterer Anlagen miteinander vergleichen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Musteranlage eines typischen Fluid-Prozesses abgeleitet und anhand geeigneter Kostenschätzmethoden überprüft. Ferner wird die Musteranlage, aufgrund ihrer Hauptausrüstungsgegenstände und ihren prozentualen Anteilen auf die Gesamtanlagenkomponenten, auf mögliche Kostenstrukturen hin untersucht. Als Musterprozess wird die Synthese von Ethylenglykol aus Ethen und Sauerstoff, als ein typisch chemisches Massenprodukt einer durchschnittlichen Chemieanlage, vorgeschlagen. Mit Hilfe des Programms Chemcad wird dieser Prozess simuliert und die einzelnen Anlagenkomponenten werden mit Hilfe von Erfahrungsregeln und Literaturwerten dimensioniert. Für die Umsetzung dieser Vorgehensweise wurde eine intensive Literaturrecherche über die üblichen Verfahrensweisen durchgeführt. Im Anschluss ein Grundfließschema erstellt aus dem ein vereinfachtes Fließbild abgeleitet wurde. Neben der Simulation mit dem Programm Chemcad erfolgte eine Auflistung aller am Prozess beteiligten Anlagenkomponenten in Form einer Equipment-Liste, die neben den Komponentenbezeichnungen auch alle für den Prozess wichtigen technischen Daten beinhaltet. Auf Grundlage dieser Equipment-Liste wurde sodann mit Hilfe geeigneter Kostenquellen wie z.B. dem DACE price booklet eine Kostenermittlung der einzelnen Anlagenkomponenten durchgeführt. Letztlich wurden anhand dieser Werte mögliche Kostenschätzmethoden, welche für einen frühen Zeitpunkt einer Projektphase geeignet sind, überprüft und miteinander verglichen. Abschließend wurde die Kostenstruktur dieser Musteranlage auf die prozentualen Anzahl- und Kostenverhältnisse, in Bezug auf die einzelnen Komponentengruppen, entwickelt und dargestellt.
Aufgrund der hervorgebrachten Kostenstruktur konnte festgestellt werden, dass die in dieser Arbeit abgeleitete Musteranlage typische Merkmale einer Fluid-Anlage aufweist und demnach für den Zweck ihrer Entwicklung genutzt werden kann. Die wesentlichsten Merkmale sind die hohen Kosten der Kolonnen und deren relativ kleinem Anzahlverhältnis im Vergleich zur hohen Anzahl an Pumpen und ihrem sehr kleinen Kostenverhältnis. Ferner konnte festgehalten werden, dass die Kostenschätzung für die frühe Projektphase eine hohe Ungenauigkeit ergab. Des Weiteren hat der Vergleich der Schätzmethoden ergeben, dass die Methode mittels der Hand-Faktoren ein genaueres Ergebnis lieferte. Aufgrund der Feststellung, dass spezifische Einflüsse wie Material, Instrumente und Gebäudekosten einen erheblichen Einflusses auf die Kosten der einzelnen Anlagenkomponenten aufzeigten, wird vorgeschlagen weitere Korrekturfaktoren in der Kostenschätzung zu berücksichtigen. Zum Zwecke der Weiterentwicklung von Kostenschätzmethoden wird ferner vorgeschlagen weitere Musteranlagen des Typs: gemischte Feststoff-Fluid-Anlage und eine reine Feststoffanlage, abzuleiten.