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Kurzdarstellung
Kolumbien ist ein agrarwirtschaftlich geprägtes Land, indem eine Vielzahl verschiedener
landwirtschaftlicher Produkte, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Kaffee oder Reis, angebaut
werden. Durch die jährlich anwachsende Menge an produzierten Gütern steigt auch die jährlich
produzierte Menge an landwirtschaftlichen Abfällen, welche Anwendung als erneuerbare
Energieträger finden können. Aufgrund der Tatsache, dass es in weiten Teilen Kolumbiens,
gerade in den ländlichen agrarwirtschaftlich geprägten Gebieten, Probleme mit der
Energieversorgung gibt, könnten die landwirtschaftlichen Abfälle genutzt werden, um vor Ort
Energie zu erzeugen und die Entwicklung dieser Regionen zu fördern.
Die Forschungsgruppe „Biomass and Optimization of Thermal Systems” (BIOT) der „National
University of Colombia“ beschäftigt sich mit genau diesem Thema. In dem Projekt „Efficient
Use of Alternative Carbonaceous Fuels in the Power Generation in Colombia by
Implementation of Fluidized Bed Reactors” ist geplant, eine zirkulierende Wirbelschichtanlage
zur Vergasung von Biomassepartikeln zu konstruieren. Wirbelschichtreaktoren besitzen
hervorragende Wärmetransporteigenschaften, sowie gute Partikelkontaktraten, welche
notwendig für einen thermochemischen Wandlungsprozess sind [1]. Das Ziel des Projektes ist
es zu untersuchen, welche der vor Ort anfallenden landwirtschaftlichen Abfälle effizient genutzt
werden können, um Energie durch Vergasungsprozesse unter Anwendung einer
Wirbelschichtanlage zu produzieren.
Die Auslegung des Wirbelschichtreaktors und die Modellierung des thermochemischen
Wandlungsprozesses hängt stark von den physischen und fluiddynamischen Eigenschaften der
verwendeten Biomassepartikel ab. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der
experimentellen Bestimmung der wesentlichen Eigenschaften der Biomassepartikel. Dazu
gehören: die Partikelgrößenverteilung, der mittlere Partikeldurchmesser, die Schütt- und
Partikeldichte und der Feuchtigkeitsgehalt. Im Weiteren werden Fluidisierungsversuche mit
Mischungen aus Quarzsand, welcher als Bettmaterial dient, und verschiedenen zugeführten
Mengen an Biomassepartikeln durchgeführt. Dabei werden die charakteristischen Kenngrößen,
wie die Lockerungsgeschwindigkeit, und die Art der Fluidisierung bzw. die Art der sich
ausbildenden Schicht experimentell ermittelt, um Erkenntnisse darüber zu erlangen, ob die
verschiedenen landwirtschaftlichen Abfälle erfolgreich fluidisiert werden können.
Einleitung:
Die Folgen des Klimawandels und die Nutzung fossiler Energiequellen machen Erneuerbare Energien
langfristig gesehen unabdingbar. In Deutschland wird der größte Anteil der Erneuerbaren Energien aus
Windkraft gewonnen1. Als Folge der sinkenden Akzeptanz in der Bevölkerung sowie der Findung neuer
Standorte für Windkraftanlagen betreiben die Unternehmen Repowering. Dabei werden alte,
leistungsschwächere Anlagen gegen neue leistungsstärkere ersetzt.
Zusammen mit dem Ausbau der Offshore-Anlagen entsteht das Problem der Abfallbeseitigung bzw.
möglichen Wiederverwertung der Windkraftflügel. Ab 2020 müssen jährlich mehr als 15.000 t
Flügelmaterial entsorgt werden. Bisher fehlt dazu jedoch ein Konzept. Dieses Material besteht aus
einem Verbund von glasfaserverstärktem Kunststoff und einem Harz.
Aufgrund des hohen Glühverlustes ist die Deponierung dieser Materialien verboten. Durch die Toxizität
des Harzes ist die Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen und anschließender Reinigung der Abgase
sehr aufwendig. Zudem schmelzen die Glasfasern bei den hohen Verbrennungstemperaturen der
Anlage und verstopfen diese.2
Ziel des Teilprojektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem aus den Kunst- und Verbundstoffen
ein möglichst energiereiches Synthesegas zur möglichen motorischen Verstromung generiert wird und
dabei der mineralische Anteil zur stofflichen Weiternutzung erhalten bleibt. Somit wird eine stoffliche
und energetische Nutzung des Verbundes erreicht.
Ziel dieser Arbeit ist es anhand eines Simulationsmodells diesen Prozess abzubilden und zu simulieren.
Anhand eines thermodynamischen Gleichgewichtsmodells soll die Produktgaszusammensetzung in
Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter berechnet werden.
Gegenstand dieser Arbeit, ist die Rückgewinnung von Frequenzinformationen aus
pulsweitenmoduliertem Licht. Einleitend wird auf das zu bearbeitende Thema eingegangen.
Anschließend werden die Grundlagen erläutert, welche für das Verständnis
der Arbeit notwendig sind. Dem folgt ein Entwurf mit mehreren Möglichkeiten
zur Herleitung eines Satzes von PWM-Frequenzen. Danach wird auf Grundlage der
PWM-Frequenzen, eine Simulation für die Frequenzrückgewinnung durchgeführt.
Für individualisierte Beleuchtungen, bedarf es einer Kommunikation zwischen den Leuchten. Hierfür kann LED-Licht genutzt werden. Für die optische kabellose Kommunikation im sichtbaren Lichtbereich (bzw. Visible Light Communication – VLC) kann eine diskrete Pulsfrequenzmodulation (PFM) für den Einsatz mit indirektem Licht genutzt werden. Ein Konzept zur Pulsfrequenzmodu-lation (PFM) wird vorgestellt und experimentell analysiert. Aufbau und Funktionsweise der PFM werden anhand einer Simulation des Empfängers vorgestellt. Daran anschließend wird in der Sicherungsschicht das Listen Before Talk Verfahren zum koordinierten Kanalzugriff erläutert.