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Mit der Initiative „Werbung für den Innovationsstandort Deutschland“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) wird seit November 2006 der Forschungsstandort Deutschland unter der Marke „Research in Germany – Land of Ideas“ international vermarktet. Im Programm unter dem Thema „Technologieumfeld Umwelttechnologien“ hat sich die Forschungsgruppe „Zentrum für angewandte Forschung an Fachhochschulen – Nachhaltige Energietechnik“ (zafh.net) mit einem Antrag über nachhaltiges Gebäudemanagement beworben. Vorrangig sollen die Ergebnisse des zafh.net, das vor allem auf dem Gebiet „Energieeffizienz in Gebäuden und Kommunen“ arbeitet, international vermarktet sowie der Bekanntheitsgrad der Hochschulen verbessert und neue internationale Projekte initiiert werden.
Eine Besonderheit des Ende Januar 2008 abgeschlossenen Langzeitmonitoring des Solar Info Center Freiburg (Förderkennzeichen BMWi 0335007U) ist die Erweiterung des Lüftungsbetriebs mit dem gelungenen Einsatz des an der Hochschule entwickelten Konzepts einer intelligenten dynamischen Betriebsführung (idB) unter Nutzung von Expertenwissen, Simulationsrechnungen und Prognosen. Im ersten Testbetrieb im Sommer 2006 konnte in einem Teilbereich des Solar-Info-Center-Gebäudes der Energiebedarf für die Dachventilatoren um 38 % gesenkt werden. Nach Auswertungen des Testbetriebs wurde das System im Jahr 2007 für den Betrieb im gesamten Gebäude angepasst. Die Mehrkosten des Betreibers für die Nutzung dieser Optimierung belaufen sich hauptsächlich auf den Bezug von Wetterdaten eines Wetterdienstes.
Kühlen mit Wärme
(2009)
Die Hochschule Offenburg begleitet seit Juli 2006 in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE in Freiburg, die solar unterstützte Klimatisierung der Festo AG & Co. KG in Esslingen im Rahmen des Forschungsvorhabens Solarthermie2000plus. Dabei wurde die bereits bestehende Adsorptionskälteanlage, die bisher mit Gaskesseln und Kompressorenabwärme betrieben wurde, durch eine Solaranlage als dritte Wärmequelle ergänzt.
Flows in nature and technology are often associated with specific structures and pattern. This paper deals with the development and behaviour of such flow pattern. Flow structures are important for the mass, momentum and energy transport. The behaviour of different flow pattern is used by engineers to obtain an efficient mass and energy consumption. Mechanical power is transmitted via the momentum of rotating machine parts. Therefore the physical and mathematical knowledge of these basic concepts is important. Theoretical and experimental investigations of principle experiments are described in the following. We start with the classical problem of the flow between two concentric cylinders where the inner cylinder rotates. Periodic instabilities occur which are called Taylor vortices. The analogy between the cylindrical gap flow, the heat transfer in a horizontal fluid layer exposed to the gravity field and the boundary layer flow along concave boundaries concerning their stability behaviour is addressed. The vortex breakdown phenomenon in a cylinder with rotating cover is also described. A generalization to spherical sectors leads then to investigations with different boundary conditions. The spherical gap flow exhibits interesting phenomena concerning the nonlinear character of the Navier-Stokes equations. Multiple solutions in the nonlinear regime give rise to different routes during the laminar-turbulent transition. The interaction of two rotating spheres results in flow structures with separation and stagnation lines. Experimental results are confirmed by numerical simulations.
This study focuses on the experimental and numerical investigations on a commercial Ranque-Hilsch vortex tube. Ranque-Hilsch vortex tubes have many applications in industry and production as they can generate a very cold flow just from pressurized air .e.g. machine tool cooling. Main objective of this study is the energy separation in the flow field which results in a temperature drop on the cold exit of the tube. This was investigated experimentally by measuring the outlet temperature on the cold exit and the pressure drop on the flow restrictor valve on the hot exit. At a pressure drop of 0.5 bar the vortex tube showed the best performance by reaching a cold exit temperature of –16.7 °C. The Inlet flow was pressurised air at 20 °C and 6 bar.<br /> The numerical analysis was carried out by full 3D steady state CFD-simulation using the commercial software ANSYS CFX 11.0. The three dimensional model represented a 120° sector of the tube using periodic boundary conditions. A comparison between different turbulence models (k – å, RNG k – å, k – ù, SST) was carried out. The classic k – å two layer turbulence model showed the best results compared to the experiment. The energy separation and the drop in cold exit temperature are highest when the viscous work term is included into the energy equation. These effects of including the viscous work term into the energy separation have also been investigated.
Geothermal Energy in Germany
(2009)
After approximately 200 years, a comprehensive access to the texts of Humboldt's extraordinary exploration of the Americans is within sight. To open the legacy to the public for free access the Humboldt Digital Library (HDL) Project has been developing a dynamic amount of data related to studies of Alexander von Humboldt. The Library includes a range of texts, tables and images, as well as many tools that assist mining the data and navigating the system.
The HDL aims to provide an environment in which researchers can work more effectively with a wider variety of primary source materialsùtextual as well as visual. Moreover, the greatest advantage of this dynamic system is its capability to connect data from diverse locations in Humboldt's twenty-nine volumes and allow comparison with modern scientific knowledge and developments.
HDL can recreate the context of a particular text, making it possible to view images, geo-referenced and interactive maps, information about plants and animals, as well as scientific data relevant to Humboldt's observations. By introducing Web 2.0 technology implementations, we are providing new visualizations of the information published in this Digital Library. The perception of the Information Architecture is changing in the era of Web 2.0. By providing more search facilities, creating an academic network around our library and implementing new ways of multi-dimensional navigation we argue that Information Architecture can be extended to new methods of information representation. Facilitating the user navigation to the required information will always be an aim for the managers of high volume data systems. This can be achieved by implementing Information Retrieval modules based on user profiling and by improving the visualization features.
Die geothermischen Energieressourcen im Oberrheingebiet rücken immer mehr in den Brennpunkt für eine nachhaltige Energieversorgung. Um die Grundlagen und Potenziale dieser Energiequelle darzustellen, wurde ein E-Learning-Seminar „Geothermie kompakt – online lernen“ entwickelt, das erstmalig im Rahmen der Messe GeoTHERM 2008 in Offenburg als „Virtuelles Klassenzimmer“ präsentiert wurde. Die Inhalte des Kurses und das Lernmaterial wurden in kooperativer Zusammenarbeit der Autoren nach wissenschaftlichen Methoden und pädagogischen Erkenntnissen zum E-Learning erarbeitet. Der Moodle- Kurs thematisiert die Grundlagen der Geothermie, wobei speziell auf Fragen nach der Art der geothermischen Ressourcen und deren Nutzungsmöglichkeiten eingegangen wird. Die Kursmodule wurden so konzipiert, dass sie als Lehrmaterial für Lehrende wie Lernende verwendbar sind.
Plant oils may be used as a sustainable, nearly CO2neutral fuel for diesel engines. This work investigates experimentally the particulate and gaseous emissions of diesel engines fuelled with different non-esterified, pure plant oils. The data are collected from three engines: a) Common rail 1.7 liter passenger car engine from Opel AG b) 12.8 liter truck engine from VOLVO c) Truck engine from MAN AG.
The emissions of the MAN engine have been used to perform AMES tests to analyze possible health impacts of plant oil operation. Finally, all emission results with plant oils have been compared to traditional gas oils.
Non-Esterified Plant Oils as Fuel -Engine Characteristics, Emissions and Mutagenic effects of PM-
(2009)
Plant oils may be used as a sustainable, nearly CO2 neutral fuel for diesel engines. This work investigates experimentally the particulate and gaseous emissions of diesel engines fuelled with non-esterified, pure plant oils with the quality standard of DIN V 51605 (Weihen-stephan RK-Qualitätsstandard 05/2000). The data are collected from three engines:
Common rail passenger car engine from OPEL AG
Truck engine from VOLVO
Truck engine from MAN AG
All engines have been correctly adjusted to plant oil operation.
The OPEL and VOLVO engines served for the basic investigations. The emissions of the MAN engine have been used to perform AMES tests to analyze possible health impacts of plant oil operation.
The experimental data show a reduction of particulate matter compared to traditional gasoil which may yield up to 50 % for. The particulate matter shows same primary particle sizes but the agglomerates as collected on TEM grids are different - the plant oil soot particles tend to form larger aggregates [4]. The gaseous emissions of CO and hydrocarbons HC are generally lower compared to the operation with gasoil. However, the NOX emissions are slightly higher. This may be contributed to the measured higher combustion chamber pressures and temperatures when fuelled by plant oils.
Emission samples have been extracted from ESC cycles of 13 step tests to perform the AMES test which give indication on carcinogen substances. The AMES test results gave no indication of mutagenic effects exceeding the detection limits. No significant differences could be found comparing the emissions of plant oil and gasoil operation. Thus, it can be stated that the emission from plant oil operation does not have a health impact different to traditional gas oil. This is in contrast to some other publications — a deeper insight shows that these investigations did not properly modify the engine for plant oils. It is mandatory to make the engine modification to pre-warm the plant oils to approx. 90°C prior to injection. The engine's warm-up phase needs special care to avoid any coking at the injection system and combustion chamber surfaces. The publications where a higher health risk was claimed to be found in the exhaust of plant oil fuels, did not pre-warm the plant oils — cold plant oils have been injected in the combustion chamber instead. This results in incomplete atomization and incomplete combustion with a lot of hazardous emission species (see also [4,11]. Such an operation will damage the engine after relatively short times and is, therefore, not realistic.
The investigated fuels had some influence on the engine characteristics. Higher temperatures and pressures in the cylinder have been detected for some plant oils compared to gasoil. This increase is explained by the higher oxygen content within the plant oils.
Pflanzenöle können einen gewissen Beitrag für eine erneuerbare, nahezu CO2-neutrale Kraftstoffversorgung leisten. Die nicht-veresterten Pflanzenöle haben im Gegensatz zu veresterten Ölen eine günstige Energie- und CO2-Bilanz. Deshalb werden hier die naturbelassenen, aber raffinierten Pflanzenöle auf ihre Eignung als Kraftstoff in Dieselmotoren und deren Emissionen detailliert untersucht. Versuche wurden mit drei verschiedenen Dieselmotoren durchgeführt.
Im Fahrzeug stehen große Wärmeströme zur Verfügung, die nicht genutzt werden. Die Energie des Abgases weist gegenüber der des Motor/Kühlsystems eine wesentlich höhere Arbeitsfähigkeit auf. Untersuchungen zielen dahin, diese thermische Energie zum Beispiel mithilfe eines thermoelektrischen Generators wieder in das System einzukoppeln und als Energiequelle für Verbraucher zu nutzen.
We report improved separation of the highly toxic contact herbicides paraquat, diquat, difenzoquat, mepiquat, and chloromequat by HPTLC. Quantification was based on a new derivatization reaction using sodium tetraphenylborate. Measurements were in the wavelength range from 440 to 480 nm or from 440 to 590 nm. An LED emitting very intense light at 365 nm was used for excitation. The quantification limits of paraquat and diquat in water, using improved solid-phase extraction, was in the low ng L −1 range. The linear range covered more than two orders of magnitude. Recovery was investigated for all the compounds, and was insufficient, ranging from 11 to 92%, but the method is inexpensive, rapid, and works reliably.
A diode array HPTLC method for dequalinium chloride in pharmaceutical preparations is presented. For separation a Nano TLC silica gel plate (Merck) is used with the mobile phase methanol-7.8% aqueous NH(4)(+)CH(3)COO(-) (17:3, v/v) over a distance of 6 cm. Dequalinium chloride shows an R(F) value of 0.58. Pure dequalinium chloride is measured in the wavelength range from 200 to 500 nm and shows several by-products, contour plot visualized in absorption, fluorescence and using the Kubelka-Munk transformation. Scanning of a single track in absorption and fluorescence measuring 600 spectra in the range from 200 to 1100 nm takes 30s. As a sample pre-treatment of an ointment it is simply dissolved in methanol and can be quantified in absorption from 315 to 340 nm. The same separation can also be quantified using fluorescence spectrometry in the range from 355 to 370 nm. A new staining method for dequalinium chloride, using sodium tetraphenyl borate/HCl in water allows a fluorescence quantification in the range from 445 to 485 nm. The linearity range of absorption and fluorescence measurements is from 10 to 2000 ng. Sugar-containing preparations like liquids or lozenges with a reduced sample pre-treatment can be reliably quantified only in fluorescence. The total for the quantification of an ointment sample (measuring four standards and five samples), including all sample pre-treatment steps takes less than 45 min!
Seit 1998 nimmt die Hochschule Offenburg an dem von der Firma Shell ausgetragenen internationalen Energiesparwettbewerb Eco-Marathon teil. Ziel des Shell Eco-Marathons ist es, mit einem Ein-Mann-Fahrzeug so sparsam wie möglich zu fahren. Nachdem der Schluckspecht III im vergangenen Jahr den ersten Platz in der Kategorie Brennstoffzellenfahrzeuge erreichte, stellt sich das Forschungs- und Entwicklungsteam der Hochschule nun einer neuen Herausforderung: Nach nunmehr zehn Jahren Teilnahme in der Prototypen-Kategorie soll das Nachfolgefahrzeug der Schluckspecht City – beim Eco-Marathon im Mai 2009 auf dem Lausitzring erstmals in der anspruchsvolleren UrbanConcept-Klasse an den Start gehen. Während bei den Prototypen in Bezug auf automobiles Design nur minimale Beschränkungen auferlegt werden, orientieren sich die Fahrzeuge der UrbanConcept-Kategorie in Aussehen und Technik stärker an denen des normalen Straßenverkehrs.
BioPower
(2009)
Das Projekt BioPower ist eine Kooperation des Instituts für Angewandte Forschung (IAF) der Hochschule Offenburg mit dem Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg. Es handelt sich um den Versuch, die im Körper vorhandenen Energiequellen sozusagen direkt anzuzapfen, um sie für technische Zwecke zu nutzen. Von den vielen bestehenden Möglichkeiten konzentriert sich die Forschung hier auf die Nutzung der Glukose im Blut, die auch sonst als Energieträger zur Versorgung der Zellen im Körper dient.
Strukturanalyse und Optimierung eines kranlosen Montagesystems für Offshore-Windenergieanlagen
(2009)
In order to lift the nacelle of an offshore wind energy converter with around 500 tons of weight up on the tower – which can be up to 120 m above the water level – at the time special ships and cranes are designed and built. But those firstly will be very expensive and secondly will be available only on a limited scale. Against this background a joint research project supported by the german Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU) was started comprising the project partners Ed. Züblin AG, Berg-idl GmbH, the IPEK at the university of Karlsruhe and the Hochschule Offenburg – University of Applied Sciences. Project target was the conceptual design of a heavy-duty elevator, which can be used to install the tower segments and the nacelle offshore without a crane. The most relevant challenges in this context result of holding up extreme loads by means of comparatively filigree carrying structures.
Hydrogen chloride and sulphur dioxide are gaseous by-products of chloridization processes that employ thionyl chloride. Absorption would be a feasible method to clean the rich gas stream. Two serial connectable absorption columns were equipped with the latest generation of packings to effect product recovery. Therefore, several tests concerning the baffle properties had to be performed. In the first experimental section, the hydraulic parameters pressure drop and hold-up were investigated. The hold up value range of the new baffles Raschig Super Ring (RSR) and Raschig Super Pak (RSP) was clearly below that of the former installed packing, Raschig Ring (RR). However, due to the low maximal flow rate, the range of stagnation and flooding could not be measured. The maximal measured pressure drop value was, for RR, only 0.3 mbar/m, which is very low compared to the measurement error. Batch experiments, where the waste gases were produced by reaction of thionyl chloride in water, showed that for the steady state determination of the separation steps it is advisable to use just one column in simplex mode with a defined gas supply by a gas cylinder. The HTU determination for RSR and a HCl/H2O system delivered a value of HTUHCl,OG = 0.14 ± 0.01 m with a variation coefficient of 24.2%.
Das Projekt Yaffa "Yeast Analysis by Field Flow Fractionation" ist ein Verbundprojekt der Hochschule Offenburg und der Hochschule Wiesbaden in Kooperation mit der Forschungsanstalt Geisenheim, der Université Limoges, mehreren Industriepartnern der Weinbaubranche sowie der Postnova Analytics GmbH. Ziel ist es, für die Weinherstellung ein praxistaugliches und wirtschafltiches Analyseverfahren mit Feldflussfraktionierung zu entwickeln. Das Analyseverfahren soll zur Qualitätsüberwachung des Weinfermetationsprozesses eingesetzt werden, wodurch z. B. Gärstörungen rechtzeitig erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Für die solarunterstützte CO2-neutrale Nahwärmeversorgung des Neubaugebiets Hülben in Holzgerlingen wurden Holzpelletskessel mit einer 249m²-großen Solaranlage kombiniert. Im ersten Intensivmessjahr vom 01.03.2007 bis 29.02.2008 wurde eine Gesamt-Wärmeabgabe ins Nahwärmenetz von 920.606 kWh gemessen, wobei der solare Anteil bei 84.033 kWh lag. Es wurden ein Systemnutzungsgrad von 23,8 % und ein solarer Deckungsanteil von 9,5% gemessen. Die vom Lieferanten abgegebene Energiegarantie wurde in der ersten Intensivmessphase nicht erreicht.
An interlaboratory comparison was carried out to evaluate the effectiveness of a method based on HPTLC in which reagent-free derivatization is followed by UV/fluorescence detection. The method was tested for the determination of sucralose (C12H19C13O8; (2R,3R,4R,5S,6R)-2-[(2R,3S,4S,5S)-2,5-bis(chloromethyl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]oxy-5-chloro-6-hydroxymethyl)oxane-3, 4-diol; CAS Registry No. 56038-13-2) in carbonated and still beverages at the proposed European regulatory limits. For still beverages, a portion of the sample was diluted with methanol-water. For carbonated beverages, a portion of the sample was degassed in an ultrasonic bath before dilution. Turbid beverages were filtered after dilution through an HPLC syringe filter. The separation of sucralose was performed by direct application on amino-bonded (NH2) silica gel HPTLC plates (no cleanup needed) with the mobile phase acetonitrile-water. Sucralose was determined after reagent-free derivatization at 190 degrees C; it was quantified by measurements of both UV absorption and fluorescence. The samples, both spiked and containing sucralose, were sent to 14 laboratories in five different countries. Test portions of a sample found to contain no sucralose were spiked at levels of 30.5, 100.7, and 299 mg/L. Recoveries ranged from 104.3 to 124.6% and averaged 112% for determination by UV detection; recoveries ranged from 98.4 to 101.3% and averaged 99.9% for determination by fluorescence detection. On the basis of the results for spiked samples (blind duplicates at three levels), as well as sucralose-containing samples (blind duplicates at three levels and one split level), the values for the RSDr ranged from 10.3 to 31.4% for determinations by UV detection and from 8.9 to 15.9% for determinations by fluorescence detection. The values for the RSDR values ranged from 13.5 to 31.4% for determinations by UV detection and from 8.9 to 20.7% for determinations by fluorescence detection.
Grundkurs Regelungstechnik
(2009)
Komprimierte, mathematisch ausgerichtete Einführung in Grundlagen der Regelungstechnik für Studierende der Ingenieurwissenschaften an Fachhochschulen und Universitäten. Neuausgabe von "Kompaktkurs Regelungstechnik" (ID 17/02), die um ca. 50 Seiten erweitert (Abschnitt über betriebliche Systeme) und durchgehend aktualisiert wurde. Ist jetzt auf Bachelorstudiengänge ausgerichtet und enthält zahlreiche Übungsaufgaben und durchgerechnete Beispiele. Die alte Ausgabe sollte ersetzt werden.
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Charakterisierung einer mikrobiellen Brennstoffzelle (MBZ). Die MBZ unterscheidet sich von einer herkömmlichen Brennstoffzelle darin, dass die an der Anode erzeugten Elektronen nicht vom molekularen Wasserstoff, sondern direkt von der im Anodenkompartiment wachsenden Biomasse aus organischen Verbindungen stammen. Die Funktionsweise einer solchen Zelle ist in Abbildung 3.4-1 dargestellt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Brennstoffzelle können in einer MBZ auch Abwasserteilströme z. B. aus der Lebensmittelindustrie als Substrat eingesetzt werden. Der große Vorteil der MBZ besteht somit darin, dass Abwässer biologisch abgebaut und gleichzeitig elektrischer Strom erzeugt werden kann.
Energietechnik
(2009)
Dieses Lehrbuch vermittelt dem Leser ein grundlegendes Verständnis für die Zusammenhänge der Energieumwandlungsprozesse. Es umfasst die gesamte Bandbreite der Energietechnik. Die Schwerpunkte reichen von nachhaltigen, erneuerbaren Energietechniken, Kombianlagen (z. B. Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke) über Anlagen mit Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung bis hin zum Kyoto-Protokoll. Die 4. Auflage beinhaltet erstmals Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen zu den einzelnen Kapiteln. Mehrere Kapitel sind aktualisiert. Das Kapitel 18 „Liberalisierung der Energiemärkte“ ist neu gefasst.
Hybrid drives for automotive application are extensively discussed. In contrast, the company HEINZMANN, the University of Karlsruhe and the University of Applied Sciences Offenburg concentrate on hybrid drives for industrial, offroad purposes in a joint project. These applications promise a much higher fuel saving potential, particularly if highly frequent load cycles are present. Hybrid drive systems offer additional advantages including reduced exhaust aftertreatment requirements due to engine downsizing, better engine dynamics, emissions and noise reduction.
There are additional long-term effects which also change the micro-structure of the polymer network and consequently the effective number of polymer chains in the material. These effects are summarized by ageing processes and will be used in the following to explain the basic assumptions of the model which can be generalized to simulate the viscous behaviour of the material. An implementation of these concepts into FEM codes is straightforward and has been carried out to the solver ABAQUS, Baaser & Ziegler (2006), Baaser et al. (2009).