TY - JOUR A1 - Geilfuß, Kristina A1 - Dawoud, Belal T1 - Analytical investigation of a zeolite-NaY-water adsorption heat and cold storage and its integration into a steam power process JF - Energy N2 - tabilizing the effects of greenhouse gas emissions on the atmosphere is a key step towards solving the global climate change problems. Storage technologies play an essential role in compensating the discrepancy between surplus energy and peak times. Sorption processes, in particular, offer an environment friendly way for almost loss-free heat (of adsorption or absorption) and cold storage. This work is dedicated first to analytically investigate the potential of applying NaY-Water/Zeolite as a working pair for heat and cold storage upon utilizing high temperature heat. It turned out that, the mass of the adsorber heat exchanger increases the useful specific heat stored from 229 kWh/tzeolite for the ideal storage to 538 kWh/tzeolite or even higher depending on the thermal capacity of the adsorber heat exchanger (AdsHX). Contrary to that trend, COP will decrease with increasing the thermal capacity of the AdsHX. Sensible heat losses between charging and discharging phases do have a negative effect on both stored heating capacity and COP. In addition, an innovative hybrid steam power cum adsorption storage process is introduced and analytically investigated at different ambient conditions and time scenarios for on-peak and off-peak durations over the day. The introduced hybrid process seems quite promising in achieving electrical power production and efficiency enhancements during peak load durations. The extent of enhancing both performance indicators increases with increasing the ambient temperature difference between peak and off-peak times. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.116977 VL - 195 IS - March PB - Elsevier ER - TY - JOUR A1 - Schroll-Decker, Irmgard T1 - Rezension zu: Ethik des Wissens. Freiheit und Verantwortung der Wissenschaft in Zeiten des Klimawandels. oekom Verlag (München) 2019. ISBN 978-3-96238-163-9 JF - socialnet Rezensionen Y1 - 2020 UR - https://www.socialnet.de/rezensionen/26341.php SN - 2190-9245 ER - TY - JOUR A1 - Snarskii, Andrei A. A1 - Shamonin (Chamonine), Mikhail A1 - Yuskevich, Pavel T1 - Effective medium theory for the elastic properties of composite materials with various percolation thresholds JF - Materials N2 - It is discussed that the classical effective medium theory for the elastic properties of random heterogeneous materials is not congruous with the effective medium theory for the electrical conductivity. In particular, when describing the elastic and electro-conductive properties of a strongly inhomogeneous two-phase composite material, the steep rise of effective parameters occurs at different concentrations. To achieve the logical concordance between the cross-property relations, a modification of the effective medium theory of the elastic properties is introduced. It is shown that the qualitative conclusions of the theory do not change, while a possibility of describing a broader class of composite materials with various percolation thresholds arises. It is determined under what conditions there is an elasticity theory analogue of the Dykhne formula for the effective conductivity. The theoretical results are supported by known experiments and show improvement over the existing approach. The introduction of the theory with the variable percolation threshold paves the way for describing the magnetorheological properties of magnetoactive elastomers. A similar approach has been recently used for the description of magneto-dielectric and magnetic properties. KW - elastic properties KW - effective medium approximation KW - self-consistent KW - random heterogeneous medium KW - two-phase composite material KW - percolation threshold Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.3390/ma13051243 VL - 13 IS - 5 SP - 1 EP - 19 PB - MPDI CY - Basel ER - TY - CHAP A1 - Schiedermeier, Maximilian A1 - Rettner, Cornelius A1 - Steiner, Marcel A1 - März, Martin T1 - Dual-inverter control synchronization strategy to minimize the DC-link capacitor current T2 - 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 18 November 2020 - 16 December 2020, Gijon, Spain N2 - This paper proposes the possible switching synchronization strategies of an automotive dual-inverter against the background of minimizing the RMS DC-link capacitor current. The publication mainly focuses on the straight-ahead motion of a rear axle with one electric drive per wheel. In addition to it, a dual-inverter consisting of two subinverters with a common DC-link capacitor is taken into consideration. These sub-inverters each have three phases and are based on a 2-level voltage-source-topology. To control the electrical machines, the continuous Space-Vector-Modulation strategy is used. For this application, different control signal synchronization strategies of the two sub-inverters of the dualinverter are presented. Apart from the existing strategies, this paper proposes a new method, which inherits a compromise between low complexity and high effectiveness. In contrast to previous publications, the resulting capacitor currents are quantified and subsequentlyevaluated. This novel quantification, which is dependent on the dual-inverter’s operating point, provides a base for targeted dimensioning of the capacitor. Moreover, this forms the foundation for further investigations of vehicle’s cornering, as well as for the possible synchronization of stand-alone inverters. In the context of this publication, the presented results are verified by experimentally determined data of a motor-inverter system. KW - Axles KW - Capacitors KW - Complexity theory KW - DC-link capacitor KW - Dual-inverter KW - interleaved inverters KW - Inverters KW - space vector modulation (SVM) KW - Switches KW - Synchronization KW - Voltage source inverter (VSI) KW - Wheels Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330921 SP - 1 EP - 6 PB - IEEE ER - TY - JOUR A1 - Bruni, S. A1 - Meijaard, J. P. A1 - Rill, Georg A1 - Schwab, A. L. T1 - State-of-the-art and challenges of railway and road vehicle dynamics with multibody dynamics approaches JF - Multibody System Dynamics N2 - A review of the current use of multibody dynamics methods in the analysis of the dynamics of vehicles is given. Railway vehicle dynamics as well as road vehicle dynamics are considered, where for the latter the dynamics of cars and trucks and the dynamics of single-track vehicles, in particular motorcycles and bicycles, are reviewed. Commonalities and differences are shown, and open questions and challenges are given as directions for further research in this field. KW - AUTOMATIC-GENERATION KW - BICYCLE DYNAMICS KW - Bicycles KW - CREEP FORCES KW - FREIGHT WAGON KW - LATERAL DYNAMICS KW - LINEAR-MODEL KW - Motorcycles KW - NON-HERTZIAN KW - PASSIVE RIDER KW - Railway vehicles KW - Review KW - Road vehicles KW - ROLLING-CONTACT KW - vehicle dynamics KW - WHEELSET-TRACK INTERACTION Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1007/s11044-020-09735-z VL - 49 IS - 1 SP - 1 EP - 32 PB - Springer ER - TY - JOUR A1 - Schulz, Carsten A1 - Schwarz, Colin T1 - Drivetrain fatigue strength characteristics of model-predictive control for wind turbines JF - Wind Energy N2 - Wind turbines play a crucial role in the revolution towards renewable resources. They need to be economically competitive to be sustainable. This still requires to lower the cost of energy (COE). To this end, nonlinear model predictive control (NMPC) is used within this paper. As known from literature, NMPC significantly improves the energy extracting performance as well as the mitigation of tower loads of wind turbines. As it is shown in this paper, the drivetrain fatigue strength drops disproportionally in parallel, which either increases the demands on the turbine design or decreases the lifetime of drivetrain components. Without additional boundary conditions to the underlying optimal control problems (OCPs), the application of energy-maximizing NMPC might so even raise the COE. Only penalizing axial torque oscillations by quadratic terms decreases energy-extracting performance below the level of classical wind turbine controllers. This makes more sophisticated conditions necessary. In this paper, the increase of the drivetrain damage by NMPC is analyzed, and appropriate boundary conditions are derived, to balance the two contradicting objectives of energy maximization and drivetrain load mitigation. An NMPC approach based on indirect methods is used, to obtain a solution of the OCPs very efficiently. It applies the Hamilton equations and Pontryagin's maximum principle. Its accuracy and efficiency to solve OCPs was presented over the last decades. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/we.2520 VL - 23 IS - 12 SP - 2137 EP - 2149 PB - Wiley ER - TY - BOOK A1 - Altmann, Robert A1 - Gebhard, Jürgen A1 - Emberger, Peter A1 - Thuneke, Klaus A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Remmele, Edgar T1 - Zünd- und Brennverhalten von Pflanzenölkraftstoff und Übertragung auf einen Motor der Abgasstufe V N2 - Durch den Ersatz von Dieselkraftstoff durch Rapsölkraftstoff (R100) können Treibhausgasemissionen reduziert werden. Für einen störungsfreien Betrieb eines Motors mit Rapsölkraftstoff sind jedoch Modifikationen an Motorkomponenten und Motorsteuergerät notwendig, um eine effiziente Verbrennung im Motor zu erreichen. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung pflanzenöltauglicher Offroad-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung mit anschließender entsprechender Abstimmung der Motorapplikation am Prüfstand. Grundlegende Untersuchungen der physikalischen Prozessabläufe von R100 bei der Einspritzung werden an einem hydraulischen Druckanstiegsanalysator (HDA) und einer Hochdruck-Hochtemperatur-Kammer (HDHT-Kammer) durchgeführt. Unterschiede im Zünd- und Brennverhalten werden in einer Konstantvolumenbrennkammer untersucht. Abschließend werden die Erkenntnisse am Motorenprüfstand auf einen DEUTZ-Motor übertragen, dessen Einspritzsystem auch bei den grundlegenden Untersuchungen verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass das Einspritzverhalten von R100 eine höhere Sensitivität gegenüber Kraftstofftemperaturvariationen aufweist als Dieselkraftstoff. Bei niedrigen raftstofftemperaturen sind mit R100 ein längerer Öffnungsverzug und eine geringere Einspritzmenge festzustellen. Um diesen Einfluss bei der Einspritzstrategie zu kompensieren, ist die Kenntnis der Kraftstofftemperatur im Injektor notwendig. Eine weitere Herausforderung stellt die Gemischaufbereitung dar, hier führen unter anderem die höhere Viskosität und höhere Siedetemperaturen von R100 zu einem schmäleren Spritzwinkel und verzögerter Verdampfung im Vergleich zum Dieselkraftstoff. Eine Erhöhung des Einspritzdrucks und höhere Temperaturen und Drücke in der Brennkammer verbessern die Gemischaufbereitung. Bei Bedingungen von mittlerer und hoher Last ist der Zündverzug von R100 kürzer und das Verbrennungsverhalten ähnlich zum Dieselkraftstoff. Eine geringere Wärmefreisetzung von R100 wird durch den geringeren Heizwert verursacht. Unter Bedingungen von niedriger Last und Motorstart ist ein längerer Zündverzug von R100 im Vergleich zum Dieselkraftstoff festzustellen. Eine Steigerung des Einspritzdrucks und höhere Brennkammerdrücke und -temperaturen führen bei beiden Kraftstoffen zu kürzeren Zündverzügen, der Einfluss dieser Parameter ist jedoch für R100 stärker als für Dieselkraftstoff. Voreinspritzungen führen bei beiden Kraftstoffen zu einer Verkürzung des Zündverzugs der Haupteinspritzung und zu einer geringeren Wärmefreisetzungsrate. Am Motorprüfstand ist bei gleicher Motorapplikation mit R100 eine geringere Leistung als mit Dieselkraftstoff festzustellen. Nach Angleichung der Motorleistung durch Anhebung der Einspritzmenge von R100 sind im Rohabgas Stickstoffoxid (NOX)- und Kohlenstoffmonoxidemissionen auf gleichem Niveau zu Dieselkraftstoff zu beobachten sowie geringere Partikelemissionen. Unter Verwendung eines DoE Vorgehens kann der Partikel-NOX - trade-off von R100 optimiert und Einstellparameter gefunden werden, in denen sowohl niedrigere NOX als auch niedrigere Partikelemissionen im Vergleich zum Dieselkraftstoff resultieren. Das installierte Abgasnachbehandlungssystem, bestehend aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF) und selektivem katalytischem Reduktionssystem (SCR), arbeitet für beide Kraftstoffe ähnlich und es scheint keine Anpassung der Dosierungsstrategie der wässrigen Harnstofflösung notwendig zu sein. Eine Regeneration des Partikelfilters mit R100 war nach Optimierung der Einstellparameter der Drosselklappe möglich. Motorkaltstart und Leerlauf sind herausfordernde Betriebsphasen, die für R100 einer weiteren Optimierung bedürfen. Eine Temperierung von R100 im Injektor auf 50–60 °C sowie eine Kompensation der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur sind mögliche Verbesserungsmaßnahmen. Zudem kann durch einen früheren Einspritzbeginn von R100 das Verbrennungsverhalten angepasst werden. Die Motorprüfstandsuntersuchungen bestätigen qualitativ die Erkenntnisse die mit dem hydraulischen Druckanstiegsanalysator (HDA), der Hochdruck-Hochtemperatur-Kammer (HDHT-Kammer) und der Konstantvolumenbrennkammer gewonnen wurden. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Ergebnisse auf einen baugleichen, in einer mobilen Arbeitsmaschine eingebauten Motor zu transferieren, damit Informationen zur Dauerhaltbarkeit unter realen Bedingungen erhalten werden können. Weiterführende Forschungsarbeiten sind im Bereich der Betriebsphasen des Motorkaltstarts und Leerlaufs mit Rapsölkraftstoff nötig, um einen dauerhaft störungsfreien Betrieb in diesen Betriebsphasen zu erreichen. Die erzielten Erkenntnisse deuten darauf hin, dass hier noch viel Verbesserungspotenzial vorhanden ist. KW - Biokraftstoff KW - Brennwert KW - Zündung KW - Motor KW - Rapsöl KW - Motorsteuerung Y1 - 2020 UR - https://www.tfz.bayern.de/mam/cms08/biokraftstoffe/dateien/tfz_bericht_69_evolum_a.pdf SN - 1614-1008 VL - 69 PB - Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe CY - Straubing ER - TY - CHAP A1 - Hopfensperger, Bernhard A1 - Daubner, Andreas A1 - Herrmann, Fabian A1 - Hopkins, Andrew A1 - Mellor, Phil T1 - Investigation of Shifted PWM Methods for a Dual Three-Phase System to Reduce Capacitor RMS Current T2 - PCIM Europe Digital Days 2020: International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management: 07.-08.07.2020, Online [proceedings] N2 - Mild hybrid automotive topologies containing a 48V high power (>15 kW) electric drive system demand a high integration of power electronics and electrical machine. A multi-phase motor winding topology helps to keep the per-phase operating currents to a reasonable level. Close integration and multi-phase system have led to a drive system with dual 3-phase systems supplied by a common 48V DC-link, which allows to shift PWM patterns for reduction of DC-link capacitor ripple current and size. This paper derives some basic rules for combinations of common PWM methods for dual 3-phase systems without magnetic cross-coupling. Experimental measurements verify simulated results. KW - Elektroantrieb KW - dual three phase system Y1 - 2020 UR - https://ieeexplore.ieee.org/document/9177989 SN - 978-3-8007-5245-4 SP - 124 EP - 131 PB - VDE-Verlag CY - Berlin, Offenbach ER - TY - CHAP A1 - Ketterl, Hermann A1 - Heinrich, Tobias A1 - Reitmeier, Torsten A1 - Hoelscher, Clemens ED - Jäkel, Jens ED - Thiel, Robert T1 - Emissionsabhängige Leistungsregelung für BHKW’s T2 - Tagungsband AALE 2020: Automatisierung und Mensch-Technik-Interaktion, 17. Fachkonferenz, 4. bis 6. März 2020, Leipzig Y1 - 2020 SN - 978-3-8007-5180-8 VL - 2020 PB - VDE-Verlag ER - TY - GEN A1 - Schwanzer, Peter A1 - Mieslinger, Johann A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Dietrich, Markus A1 - Haft, Gerhard A1 - Walter, Stefanie A1 - Hagen, Gunter A1 - Moos, Ralf A1 - Gaderer, Matthias T1 - Monitoring of a Particulate Filter for Gasoline Direct Injection Engines with a Radio-Frequency-Sensor T2 - 11th International Exhaust Gas and Particulate Emissions Forum, 3.-4.3.2020, Ludwigsburg, Germany N2 - In order to comply with future emission regulations, the use of particulate filters in vehicles with direct injection gasoline engines is essential. The current amount of soot and ash in the filter is calculated by a soot load model in the electronic control unit in combination with a differential pressure sensor determining the pressure drop over the particulate filter. Active regeneration is initiated if the calculated amount of soot or the measured differential pressure is too high. This is associated with additional fuel consumption. An on-board diagnosis for the particulate filter is currently not part of the Euro 6d emission standard. For future exhaust emission standards, on-board diagnosis or active monitoring of the particulate filter is conceivable. One of the benefits of monitoring is the fact that unnecessary active regenerations can be avoided. As a result, there is no additional fuel consumption due to misinterpretations of the amount of soot in the filter. For active monitoring of the particulate filter, a radiofrequency (RF-) sensor, that detects the soot loading of the filter with electromagnetic waves directly, can be used. Such a system has the advantage that by utilizing the filter as a sensor more precise information about the current state of the filter, e.g. a possible damage, can be provided. Worst-case considerations of filter damages, tested at an engine test bench show the advantages which are entailed by a system like that. By means of partial regeneration of the particulate filter it is demonstrated how the remaining amount of soot in the filter can be detected in a better way in comparison to the differential pressure sensor by using the RF-sensor. Y1 - 2020 UR - https://eref.uni-bayreuth.de/54655/ N1 - Projekttitel: Load Sensor for GPF; Projekt-ID: AZ-1288-17 ER -