Energie und Mobilität
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As more energy systems from renewable sources and the electricity market becomes more volatile, new solutions to ensure the security of supply are tested. Microgrids offer a possibility to prevent construction downtime. In order to use the energy sources and storage facilities of the microgrid effectively, load forecasting algorithms are essential. Thus, in this study a short term load forecasting model for a construction company is designed, that will be used for managing a microgrid as well as the general load consumption. This paper proposes the use of the XGBoost algorithm for the 36-hour forecast including predictors based on past measurements as well as information extracted from the timestamp. Moreover, it is shown that including load profiles attained by conventional methods has the potential to improve the accuracy of the model.
Industrial plants can provide reactive power (Q) for system- and grid-serving behavior, for which a functioning reactive power management system is essential. To make reactive power retrieval as efficient and safe as possible, the selection of reactive power sources to meet the Q-demand must consider their sensitivities and the restrictions of the industrial grid, such as operating equipment utilization or voltage limits. On this basis, a concept for a sensitivity-based control strategy that manages the reactive power retrieval of multiple reactive power sources depending on a predefined reactive power demand value is proposed. Based on the simulation of an industrial plant in the medium-voltage grid, which can provide reactive power in the form of industrial compensation systems (ICS) and generators, the operation of the algorithm is shown.
Acoustic emission (AE) testing recently found its application in the wafer testing sector of the semiconductor industry. To find out the mechanical robustness of semiconductor devices, contact pads on the chip surface are intentionally overstressed with an indenter tip and the appearing oxide cracks are detected with help of the generated AE signals. This is done in a customized test bench with a patented sensor-indenter system. This paper presents an improved version of the measurement setup that solves certain disadvantages of it and can be used in a standard wafer prober. The main components of the developed sensor system are a strain gauge for contact force measurement and a piezoelectric sensor element for AE signal detection. Both components are integrated on a cantilever beam which has an exchangeable indenter tip at its free end. The cantilever probe is electrically conductive to enable electrical tests via the indenter tip. This smart sensor-cantilever combination (SCC) can be mounted with several adapter components on a carrier plate to place it in a wafer prober. For both sensor elements amplifier circuits are developed to enhance their signal-to-noise ratios (SNRs). A prototype setup is shown together with simulated and experimental results to demonstrate its performance. The mechanical properties of the cantilever, as well as the force sensor and the AE crack signals, already fulfill the requirements for an implementation in a wafer prober. To further improve the sensor resolutions and detection limits, several optimizations regarding the design of the SCC are in progress.
In this study, a pilot-scale trickle-bed reactor for biological methanation and various scale-up scenarios for 2023 and 2050 were investigated using LCA. A best- and worst-case scenario for technology development until 2050 was evolved using cross consistency analysis and morphological field, based on which the data for the ecological models were determined.The results show that the plant scale-up has a very positive effect on the ecological consequences of methanation. In the best-case scenario, the values are a factor of 23-780 lower than those of the actual plant today. A hot-spot analysis showed that especially electrolysis operation has a large impact on total emissions. The final Monte-Carlo simulation shows that the technology is likely to achieve a low GWP with a median of 104.0 kg CO2-eq / MWh CH4.
Energieforschung
(2016)
Energieforschung
(2019)
Über uns
Das Regensburg Center of Energy and Resources (RCER) bündelt seit 2012 die Aktivitäten der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) und der regionalen Wirtschaftsunternehmen auf dem Strategiefeld „Energie und Ressourcen“.
Mission: Energieforschung: vernetzen, voranbringen, vermitteln
Das RCER fördert die Vernetzung verschiedener Disziplinen der Energieforschung innerhalb der OTH Regensburg und mit externen Partnern (Firmen, Förderträgern, Forschungsinstitutionen, öffentlichen Einrichtungen). Das RCER ist Ihr Partner beim Voranbringen von Kooperationen und Forschungsvorhaben durch Unterstützung in der Antragsphase, bei der Einwerbung von Projektmitteln und Projektbegleitung im Energiebereich. Das RCER steht für die Vermittlung von Know-how, Basiswissen, aktuellen Fragen und den Technologietransfer rund um das Thema Energie zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Gesellschaft und Politik.
Vision
Wir sind Ihr erster Ansprechpartner und Motor für innovative Energieforschung.
Werte
Verlässlichkeit, Kompetenz, Verantwortungsbewusstsein.Regional verwurzelt und weltoffen
Energieforschung
(2023)
Über uns
Das Regensburg Center of Energy and Resources (RCER) bündelt seit 2012 die Aktivitäten der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) und der regionalen Wirtschaftsunternehmen auf dem Strategiefeld „Energie und Ressourcen“.
Mission: Energieforschung: vernetzen, voranbringen, vermitteln
Das RCER fördert die Vernetzung verschiedener Disziplinen der Energieforschung innerhalb der OTH Regensburg und mit externen Partnern (Firmen, Förderträgern, Forschungsinstitutionen, öffentlichen Einrichtungen). Das RCER ist Ihr Partner beim Voranbringen von Kooperationen und Forschungsvorhaben durch Unterstützung in der Antragsphase, bei der Einwerbung von Projektmitteln und Projektbegleitung im Energiebereich. Das RCER steht für die Vermittlung von Know-how, Basiswissen, aktuellen Fragen und den Technologietransfer rund um das Thema Energie zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Gesellschaft und Politik.
Vision
Wir sind Ihr erster Ansprechpartner und Motor für innovative Energieforschung.
Werte
Verlässlichkeit, Kompetenz, Verantwortungsbewusstsein.Regional verwurzelt und weltoffen
Combined Ash and Soot Monitoring in Gasoline Particulate Filters with a Radio-Frequency-Based Sensor
(2022)
In recent years, it turned out that primarily the number of ultrafine particles and not their mass is relevant in terms of harmful health effects. Therefore, exhaust emission standards are constantly being tightened with regard to the particulate number. To meet the emission limits, particulate filters have become necessary for gasoline engines. Similar to diesel applications, gasoline particulate filters (GPFs) can be monitored via differential pressure measurement or via a radio-frequency approach (RF-sensor). The latter is based on the influence of the soot conductivity on the electromagnetic field. To control the GPF, ash detection is of crucial importance besides the soot load monitoring. With the differential pressure system, this is only possible with high uncertainties due to the low pressure increase caused by ash. The RF-sensor, however, has already demonstrated its potential for ash detection in diesel applications. In order to verify the applicability of the system for GPFs, filters were loaded via a method for fast ash loading. Thereby, it was shown that by evaluating resonant modes – especially the resonant frequency – the ash loading can easily be measured as long as the filter is soot-unloaded. In contrast, soot loading can be determined independently from this by considering a frequency-averaged transmission signal between the antennas of the RF-sensor. Using a setup for radio-frequency material characterization, the dielectric parameters of the generated ash were also measured. In comparison with the properties of the synthetic soot PrintexU, ash showed significantly lower dielectric losses. Thus, the evaluation of the loss-dependent quality factor, which is only possible at low soot loadings, allows a precise conclusion whether the filter is completely soot-free. Furthermore, using synthetic soot loading, it could be shown that soot detection via the averaged transmission signal is not affected by ash. In summary, it could be shown that with the RF-sensor, ash and soot can be simultaneously detected.
Schlussbericht zum Verbundvorhaben NAMOSYN: Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe
(2023)
Im Labor für Verbrennungsmotoren und Abgasnachbehandlung der OTH-Regensburg sollten im Zuge des NAMOSYN-Projektes zwei Vertreter klimaneutraler Kraftstoffe an verschiedenen Systemprüfständen (Motor-, Einspritzprüfstand, optisch zugängliche Einspritzkammer, …) und mit Hilfe von Simulationsmethoden für den Einsatz in bestehenden Verbrennungsmotoren untersucht werden. Synthetische Kraftstoffe aus der Gruppe der Oxymethylenether (OME) stellen eine CO2-neutrale Alternative zu fossilem Dieselkraftstoff dar. Für Ottomotoren wurde untersucht, ob der synthetische Kraftstoff DMC/MeFo (Dimethylcarbonat & Methylformiat) einen Ersatz für Ottokraftstoff darstellen kann, bzw. eine Drop-In-Fähigkeit gegeben ist.
Die OTH Regensburg bearbeitete 2 unabhängige Teilvorhaben zur motorischen Testung von synthetischen Kraftstoffen: „FC 1A: Motorische Testung von OME“ und „FC 2: Untersuchung von C1-Oxygenaten für Ottomotoren“. Die Projektlaufzeit betrug 3,5 Jahre, inkl. kostenneutraler Verlängerung um 6 Monate aufgrund der Corona-Pandemie.
Im FC1A "AP2-Nachrüstung Dieselmotoren" der OTH Regensburg lag der Fokus auf der Erforschung der Potentiale und der Umrüstung eines Einzylinder-Dieselmotors mit Pumpe-Leitung-Düse-(PLD)-Einspritzsystem des Projektpartners Motorenfabrik Hatz GmbH und Co. KG für OME-Betrieb.
Im AP2.1 wurden umfangreiche Daten gesammelt und Simulationsmodelle des Motors und PLD-Einspritzsystems erstellt und mit Dieselkraftstoff und OME validiert. Nachfolgend wurden Parameterstudien zur Geometrie des Einspritzsystems und der physikalischen Eigenschaften von OME durchgeführt.
In AP2.2 und AP2.3 wurden umfangreiche Untersuchungen an einem Motor- und Einspritzsystemprüfstand mit Diesel und OME durchgeführt und der Steuergerätedatensatz für den OME-Betrieb optimiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Umstellung des Kraftstoffs auf OME, insbesondere bei einfachen Motoren mit rudimentärer Einspritztechnik und ohne Mittel zur NOx-Reduzierung (keine AGR oder SCR), ein enormes Potenzial zur Steigerung des Wirkungsgrads bei gleichzeitiger Reduzierung aller regulierten Schadstoffe (NOx, 𝑃N, 𝑃M, CO und 𝑉OC) eröffnet. Die Ergebnisse und generierten Simulationsmodelle unterstützen eine schnelle Serienentwicklung und Einführung von OME-Umrüstlösungen.
In FC 2 werden die vielversprechenden Kraftstoffe Methylformiat (MeFo) und Dimethylcarbonat (DMC) motorisch getestet. Untersuchungen am Kraftstoffsystem und wichtigen Komponenten dienen als Grundlage für das AP3.
Im AP3 wird die Machbarkeit der DMC/MeFo-Verbrennung am Vollmotor demonstriert und die erwarteten Emissionsvorteile gegenüber herkömmlichen Ottokraftstoffen gezeigt. Abweichend von der ursprünglichen Planung werden an der OTH Regensburg Kraftstoffblends aus Benzin und MeFo untersucht, um den Einsatzbereich des Kraftstoffs zu erweitern.
In AP5 werden potentielle Mischungsverhältnisse analysiert und die Eigenschaften der ausgewählten Kraftstoffmischungen an einem Einspritzratenprüfstand, an der Einspritzkammer und am Vollmotor untersucht. Es werden Einspritzverhalten, Gemischaufbereitung und Abgasemissionen bewertet.
Zudem wird eine Kraftstoffmischanlage entwickelt und ein optischer Zugang am Vollmotor ermöglicht. Eine Ölverdünnungsmesstechnik wird eingesetzt, um den Kraftstoffeintrag ins Motoröl zu untersuchen
Friction has long been an important issue in multibody dynamics. Static friction models apply appropriate regularization techniques to convert the stick inequality and the non-smooth stick–slip transition of Coulomb’s approach into a continuous and smooth function of the sliding velocity. However, a regularized friction force is not able to maintain long-term stick. That is why dynamic friction models were developed in recent decades. The friction force depends herein not only on the sliding velocity but also on internal states. The probably best-known representative, the LuGre friction model, is based on a fictitious bristle but realizes a too-simple approximation. The recently published second-order dynamic friction model describes the dynamics of a fictitious bristle more accurately. It is based on a regularized friction force characteristic, which is continuous and smooth but can maintain long-term stick due to an appropriate shift in the regularization. Its performance is compared here to stick–slip friction models, developed and launched not long ago by commercial multibody software packages. The results obtained by a virtual friction test-bench and by a more practical festoon cable system are very promising. Thus, the second-order dynamic friction model may serve not only as an alternative to the LuGre model but also to commercial stick–slip models.