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O3BET Quality Protocols
(2023)
Presentation of the process-oriented approach for the development of the quality protocolls (standard operation procedures and work instructions) for the O3BETs. O3BETs are innovative testing facilities for building envelopes which are developed in the course of the Metabuilding Labs EU Horizon 2020 project.
Bewertung der Innenhydrophobierung als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken
(2023)
Zur Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im deutschen Autobahnnetz wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Das hatte eine signifikante Reduzierung geeigneter Gesteinskörnungen zur Folge. Deshalb wird geprüft, ob durch die Zugabe eines Hydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnungen nutzbar gemacht werden können. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Dosierung eines Compounds mit Hydrophobierungsmittel (HM) auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines Waschbetons mit einer reaktiven Grauwacke dargestellt. Es zeigt sich, dass aufgrund des Antagonismus die zunehmende Dosierung des HM-Compounds eine signifikante Erhöhung der Zugabe des Luftporenbildners auf Wurzelharzbasis erfordert. Der AKR-Schädigungsprozess wird ab einer Dosierung des HM-Compounds von 0,75 M.-%, bezogen auf den Zementgehalt, hinreichend vermindert. Die mechanischen Eigenschaften des hydrophobierten Waschbetons verschlechtern sich im betrachteten Dosierungsbereich des HM-Compounds nur geringfügig. Auch der Frost-Tausalz-Widerstand vermindert sich, ohne den normativen Grenzwert für die Abwitterung zu überschreiten.
Der Erhalt einer dauerhaft sicheren Infrastruktur erfordert neben der Berücksichtigung technisch bedingter Alterungs- und Schädigungsprozesse auch die Umsetzung aktueller gesellschaftlicher Herausforderungen wie die Integration neuer Mobilitätskonzepte, Steigerung der Resilienz gegenüber Klimawandel oder Ressourcenschonung. Die parallele Umsetzung dieser „alten“ und „neuen“ Anforderungen lässt sich nur durch räumlich und zeitlich skalenübergreifende Betrachtungen lösen, die ohne digitale Prozesse nicht möglich sein werden. Am Beispiel des Elements der Querscheinfuge in Betonstraßenoberflächen wird in diesem Vortrag aufgezeigt, wie die BAM durch Kombination diverser Projekte zu einzelnen Aspekten dieser Fragestellung in einem ganzheitlichen Konzept eines digitalen Zwillings dieses Bauelements löst.
Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion führt zu Standsicherheitsproblemen an Spannbetonbrückenbauwerken mit hochempfindlichen Spannstählen im Spannblockverfahren. An der Altstädter Brücke (Brandenburg a. d. H.) bot sich die Gelegenheit, kurz vor deren Rückbau umfangreiche Untersuchungen zur Detektion und Verifizierung dieses Schadensbildes durchzuführen und verschiedene Monitoringverfahren hinsichtlich ihrer Eignung für diese spezielle Fragestellung zu untersuchen.
Due to the energy transition in Germany and the European Union, the relevance of renewable energy is steadily increasing. Besides hydropower and solar energy, offshore and onshore wind energy already forms a major part of renewables energies and will also be further expanded in the future (COMMISSION, 2020). In addition to the investments in the expansion of renewable energy, further research and development should focus on reducing the levelized cost of energy (LCoE) of wind energy to improve its market position.
The LCoE is the average net cost of electricity generated by a power plant that converts a certain type of energy into electrical power. The LCoE is estimated as the ratio of the discounted lifetime costs (i.e. capital expenditures (CAPEX) plus operational expenditures (OPEX)) to the discounted sum of the annual energy production (AEP) over its lifetime. For an offshore wind farm, the CAPEX contain the investment costs for the structures and remaining parts of the wind farm. The OPEX include the cost related to the structural integrity management (SIM) and the operation and maintenance of the remaining parts. The AEP is a function of the number of turbines, the nominal (turbine) capacity, the nominal capacity availability factor, the turbine availability, and the feed in tariff.
Several options are available to reduce the LCoE of a wind farm. For example, the energy production can be increased by increasing the turbine availability. Another option is to optimize the SIM and thus reduce the OPEX. To study the influence of SIM on the LCoE of a wind farm, we perform a variance-based sensitivity analysis of the LCoE (Saltelli et al., 2008). In this analysis, the importance of a given parameter influencing the LCoE is measured in term of its first-order sensitivity index, which quantifies the contribution the parameter to the variance of the LCoE. The CAPEX and OPEX are decomposed into costs related to the structures and costs associated to the remaining parts of the wind farm. The mean value of the CAPEX and OPEX related to the structures and the remaining parts are determined based on a literature study. The OPEX related to the structures are assumed to be in accordance with the requirements and regulations of German Hydrographic Authority (Hydrographie, 2015). They amount to 1.6% of the total OPEX for an average scenario (Martinez-Luengo and Shafiee, 2019).
The determined sensitivity indices for the parameters influencing the LCoE are shown (Figure 1). The nominal capacity, the nominal capacity availability factor, the turbine availability factor, and the feed in tariff have the highest (first-order) sensitivity indices. The CAPEX and OPEX for the wind turbine support structures have small sensitivity indices. It can be concluded that an optimization of the SIM may have negligible influence on the LCoE. However, an extension of the service life by means of structural health information (Thöns et al., 2017) may have an effect due to its reasonable influence on the LCoE .
Productivity and sustainability are key factors for the technical development of the construction sector during the next decades. Only a corresponding, goal-oriented and efficient combination of specifically developed construction materials and techniques based on innovative digital technologies and ideas will contribute to the huge societal challenges of the future. On a material level, sustainability in concrete production stands for the use of alternative binders, aggregates and reinforcing fibres in combination with bio-based additives to produce robust mixtures with a minimized CO2-footprint. On a constructional level, the focus will be on reducing manpower on site by automated techniques like additive manufacturing and by an increased use of prefabricated elements up to modular room cells, accompanied by innovative methods for the re-use of constructional elements, reduction of supplementary constructions and digitally optimized site logistics. This presentation will discuss recent developments in these fields, as well as upcoming ideas.
Liquefied Natural Gas (LNG) aus regenerativen Quellen, stellt einen potenziellen Kraftstoff für den Schwer- und Fernverkehr des Straßenverkehrs dar. Gegenüber seinen positiven Eigenschaften zu dem in diesem Verkehrssektor häufig verwendeten Kraftstoff Diesel birgt der Kraftstoff aber auch Gefahren für Personen und Bauwerke durch seine sehr niedrige Temperatur bei der Speicherung von ca. -160 °C und seine Explosionsfähigkeit in der Gas-Phase. In der Arbeit wurde sich mit der Gefährdung von Personen und Bauwerken hinsichtlich der von LNG ausgehenden Gefahren in Tunneln auseinandergesetzt.
Tunnel stellen besonders schützenswerte Bauwerke dar, da aus vorhergehenden Störfällen in Tunneln bekannt ist, dass diese mit hohen Personen-, Bauwerks-, und Volkswirtschaftlichen-Schäden einhergehen können.
Untersuchungsschwerpunkt bei der Bewertung von Gefährdungen durch LNG stellte eine Ereigniskaskade bestehend aus Freisetzung, Verdampfung, Stoffausbreitung und Zündung des sich gebildeten explosionsfähigen LNG-Gas/Luft-Gemisches dar. Mit dem Ziel eine solche Ereigniskaskade realitätsnah vorhersagen und zukünftig hierzu Risikoanalysen durchführen zu können wurden innerhalb der Arbeit Parameterstudien sowie Kalibrierungen und Validierungen gegenüber experimentellen Untersuchungen durchgeführt.
Mit den Modellen wurden in der Arbeit exemplarische Fallbeispiele zu Störfällen untersucht. Ergebnisse dieser waren, dass Gefährdungen insbesondere von flüssigem LNG nach dessen Freisetzung und der Verbrennung von LNG-Gas/Luft-Gemischen ausgingen.zeige weniger
Der Markt von LNG als Transportgut und als Kraftstoff ist seit Jahrzehnten kontinuierlich am Wachsen, wobei das Hauptanwendungsgebiet im Schiffsverkehr lag. LNG ist verflüssigtes Erdgas mit Hauptbestandteil Methan, das neben fossilen, aus erneuerbaren Quellen, wie synthetischen Methan oder Biogas, gewonnen werden kann. LNG hat als Kraftstoff sehr gute Eigenschaften dessen Potenzial als alternativer Kraftstoff zu Diesel im Schwerlast- und Fernverkehr gesehen wird. Dabei weist LNG gegenüber Diesel geringere Emissionen von CO2, Feinstaub, Stickoxiden und Lärm auf und hat gegenüber anderen erneuerbaren Energiespeichern wie CNG, Elektrobatterien oder Wasserstoff die höchste volumetrische und zweitgrößte gravimetrische Energiedichte. Neben seinen Vorteilen zu anderen erneuerbaren Energieträgern birgt LNG durch seine sehr niedrige Temperatur von bis zu 160°C und seiner Brennbarkeit aber auch neue Gefahren für Personen und Infrastrukturen.
Zur Bewertung von Gefahren und zur späteren Durchführung von Risikobewertungen bedarf es Methoden und Modellen deren Untersuchung Ziel des Forschungsprojekts war. Schwerpunkt der Untersuchung stellt die Freisetzung von LNG in Tunnel, mit sich anschließender Stoffausbreitung und verzögerter Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches dar. Unfallszenarien mit Brandereignissen in Tunnel haben gezeigt, dass diese meist mit hohen Personen, Bauwerks und volkswirtschaftlichen Schäden verbunden sind. Des Weiteren zeigten Untersuchungen das von Gasexplosionen in Umschließungen wie sie ein Tunnel darstellt, mehr Gefahren ausgehen als von Gasexplosionen im Freifeld.
Im Vortrag werden die untersuchten Modelle und die aus dem Projekt gewonnenen Erkenntnisse für die Stoffausbreitung und Verbrennung der Gasphase von LNG in Umschließungen vorgestellt.