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Entwicklung hocheffizienter Pumpensysteme

Technologien für Klimaschutz und Energieeffizienz - Energieeffizienz in Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen

Kurzbeschreibung

Der Transport von Flüssigkeiten jedweder Art ist ein allgegen-wärtiger Prozess in der Gebäudetechnik, in der kommunalen Wasserversorgung und ganz allgemein in der Industrie. In allen diesen Bereichen werden heute Kreiselpumpen zur Förderung der Flüssigkeit eingesetzt. Der Standardantrieb einer Kreiselpumpe ist ein Elektromotor. Durch den allgegenwärtigen Einsatz von Elektromotoren zum Betrieb von Kreiselpupen wird ein erheblicher Teil der heute gewonnenen elektrischen Energie letztendlich in hydraulische Energie gewandelt.

Im Bereich industrieller Prozesse verursachen Kreiselpumpen einen nicht unwesentlichen Anteil der Energiekosten. Durch die effizientere Gestaltung hydraulischer Systeme kann also Einfluss auf die gesamte benötige Menge elektrischer Energie genommen werden.

Bisher wurde beim Entwurf derartiger Systeme die einzelnen Domänen Leistungselektronik, elektrische Maschine und Kreiselpumpe einzeln betrachtet. Dieser Weg führt in der Regel nicht zur Findung des Verbrauchsoptimums des Gesamtsystems. Um eine, insbesondere hinsichtlich Energieeffizienz, optimale Lösung des Gesamtsystems zu finden, müssen weitere Domänen bei der Systemauslegung berücksichtigt werden.  Die Aufgabenstellung für das Institut für Informatik dabei ist es, domänen-übergreifende Entwurfsmethoden hydro-mechatronischer Systeme zu entwickeln. Diese ermöglichen einen effizienten Entwurf optimaler Pumpenanlagen.  Im Rahmen dieses Vorhabens sollen weitere Forschungsschwerpunkte von den Kooperationspartnern behandelt werden, darunter

* Gesamthafte Modellierung und Optimierung des  Fluidfördersystems

* Neugestaltung der Komponenten eines Fluidfördersystems

* Fortwährende Systemadaption an reale Prozessbedingungen

* Fehlerdiagnose hydro-mechatronischer Systeme

Förderung

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert. (2013-2017)

Kooperationspartner

Technische Universität Darmstadt - Professor Dr. Peter Pelz, Institut für Fluidsystemtechnik (FST) des Fachbereichs Maschinenbau

Technische Universität Darmstadt - PD Dr. Ulf Lorenz, Institut Optimierung (OPT) des Fachbereichs Mathematik

KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal

Publikationen

Workshop-Beitrag :

Ulf Lorenz, Lena Altherr, Thorsten  Ederer, Peter Pelz,Philipp Pöttgen, Benjamin Saul, Wolf Zimmermann. "MIP  Generation for System Synthesis Tasks". In: IFORS 2014, The Art of  Modeling,
13th - 18th July, Barcelona,2014.
International Federation of Operational Research Societies

Beitrag in technischem Bericht:

Benjamin  Saul, Wolf Zimmemrmann. Entwurf und Implementierung einer Sprache zur  Planung optimaler Pumpensysteme. In: 18. Kolloquium Programmiersprachen
und Grundlagen der Programmierung, Bericht 2015-IX-1, 2015.
Institut für Computersprachen AB Programmiersprachen und Übersetzerbau, TU Wien, 540-553.

Technischer Artikel:

Benjamina Saul, Philipp Pöttgen, Wolf Zimmermann, Peter F. Pelz. "SHEP: An innovative language to create and evaluate
optimization programs for pump systems". In: 3rd International Rotating  Equipment Conference, Pump Users International Forum,  2016, 707-716.
Pumps + Systems Associoation within VDMA e.V.

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