Aktoren unterstützte, adaptive Verbrennungsoptimierung zur Feinstaubreduzierung

Status

laufend

Ausgangssituation

Holzheizungen (Pelletheizungen) wurden bis dato nur in geringem Ausmaß an die Anforderungen der Feinstaubreduzierung ausgelegt. Die wichtigsten internationalen Standards (EN 303-5) gehen gar nicht auf die Minimierung von Feinstaub ein. Das Thema Feinstaub wurde nicht zuletzt wegen ernsthaft gesundheitsgefährdender Auswirkungen der kleinen Staubpartikel PM10 in den vergangenen Jahren zum zentralen Thema, nicht nur bei Holz befeuerten Verbrennungsanlagen. Bislang existieren aber keine abgesicherten Untersuchungen bzw. Vergleichsergebnisse, die einer Holzverbrennung in Bezug auf Feinstaubreduktion eindeutige theoretische und praktische Lösungsvorschläge zuschreiben, die auf rein regelungstechnischer Basis aufbauen. Die möglichen Lösungsansätze einer intelligenten Regelungstechnik in Kombination mit Sensoren und Aktoren bilden im Rahmen des Projektes die Grundlage für die wissenschaftliche Untersuchung.

Inhalte und Zielsetzungen

Durch den additiven Einsatz von Aktoren in einem bestehenden Verbrennungsprozess für verschiedenartige Biomasseheizungen und mit Hilfe intelligenter, adaptiver Verbrennungsalgorithmen soll eine allgemeine Verbrennungslogik (und Simulationsmethodik) entwickelt werden, die den Wirkungsgrad steigert und die Feinstaubbelastung reduziert. Ein weiteres Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Entwicklung intelligenter Selbstüberwachungs- bzw. Problembehebungsalgorithmen zur Steigerung der Betriebssicherheit unter Extrembedingungen. Durch sich ständig anpassende Parameter soll ein besserer Betriebspunkt gefunden werden, sodass der Brennstoff optimal und kontrolliert abgebrannt werden kann.

Methodische Vorgehensweise

• Literaturstudium Sensorik, Ideensuche, neue Lösungsansätze evaluieren
• Planung der Messtechnik, zusätzliche Instrumentierung am Kessel
• Aufnahme derzeitige Situation an bestehender Kesseltechnik
• Auswertung der Messdatenerfassung, Messstudien
• Regelungstechnische Zusammenhänge und Querbeeinflussungen ermitteln
• Ableiten diverser Verbrennungsmodelle für eine Simulation
• Optimierungsprozesse zur Feinstaubreduktion
• Beschleunigte Lebensdauertests/Alterung/Zuverlässigkeit
• Integration der Forschungsergebnisse in die Serienfertigung und Dokumentation

Erwartete Ergebnisse

Durch die Aufzeichnung aller Sensorsignale besteht die Möglichkeit, dass sich Verbrennungsvorgänge von Anfang bis zum Ende in einem gewissen Toleranzbereich reproduzieren lassen und so ein allgemein gültiges Simulationsmodell erstellt werden kann. Durch die spezielle Logik sollen auch Rückschlüsse auf die jeweils aktuelle Brennstoffqualität und den vorliegenden Heizwert gezogen werden. Dadurch wird ein ständiger Optimierungsprozess aktiviert. Durch Interaktionen einzelner Sensordaten sollen neue physikalische oder nicht direkt erfassbare Größen abgeleitet bzw. Größen mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden. Diese könnten in weiterer Folge für einen Seriengerät als ausreichend gut beschriebenes Modell für die implementierten intelligenten Algorithmen verwendet werden.

Projektleiter

Dipl.-Ing. BEng. Harald Berger (SHT)
AProf. DDI Dr. techn. Bernd Eichberger (TU-Graz)

Project and cooperation partners

• TU Graz, Institut für Elektronik
• Hartl Energy-Tech GmbH

SHT Heiztechnik aus Salzburg GmbH
Rechtes Salzachufer 40, 5101 Salzburg-Bergheim
Dipl.-Ing. BEng. Harald Berger
Tel.: +43 (662) 450444-0
Fax: +43 (662) 450444-9
E-Mail: berger@sht.at