| Archivorganisation Januar 2008
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Inhaltsverzeichnis gesondert archivierte Spezials (die vollständigen Beiträge finden Sie nachfolgend)
Mob30_01.2008: Treibhausgas-Messgeräte für China - Empa-Know-how-Transfer nach Asien
Mob17_01.2008: Rotorblätter für Windkraftanlagen
Mob10_01.2008: Erste Zündung der weltgrössten Gasturbine
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Treibhausgas-Messgeräte für China - Empa-Know-how-Transfer nach Asien
Als aufstrebende Industrienation sieht sich China mit einer zunehmenden Umweltverschmutzung konfrontiert. Um den Ausstoss einer Auswahl von klimarelevanten Stoffen abschätzen zu können, fertigte die Empa Geräte für eine Messstation in der Nähe Pekings. Mit dem auf die chinesischen Bedürfnisse zugeschnittenen Analyseninstrument lassen sich Treibhausgase anthropogenen Ursprungs nachweisen, beispielsweise Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Mitte Januar führten Empa-ForscherInnen in China Gespräche über den Bau zweier neuer Messgeräte und eine entsprechende Schulung chinesischer Wissenschaftler in der Schweiz.
Die Verschmutzung unserer Atmosphäre ist ein globales Problem, das nicht an Ländergrenzen Halt macht und daher nur durch internationale Zusammenarbeit zu lösen ist. Für die Empa hat der internationale Wissens- undTechnologie- 
transfer im Bereich Umwelttechnik einen hohen Stellenwert. Mitte Januar besuchte ein Team der Abteilung Luftfremdstoffe/Umwelttechnik unter der Leitung von Brigitte Buchmann China. Denn 100 Kilometer nördlich von Peking, in Shangdianzi, steht seit Oktober 2006 ein erstes Messgerät der Empa: Es kann klimarelevante Treibhausgase wie FCKW, deren Folge- und Abbauprodukte sowie das stärkste bekannte Treibhausgas, Schwefelhexafluorid, aufspüren. Der Gaschromatograph wurde eigens für die chinesischen Bedürfnisse konstruiert und liefert die ersten kontinuierlichen FCKW-Messungen in China überhaupt. FCKW sind unter anderem für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre - das so genannte Ozonloch - verantwortlich, weshalb ihr Einsatz heute in vielen Ländern verboten ist; zum Schutz der Ozonschicht hatte die internationale Gemeinschaft im Jahr 1987 das «Montreal Protokoll» verabschiedet.
Bild 1: Die Luftmessstation in Shangdianzi, China, gehört zum weltumspannenden Messnetz «Global Atmosphere Watch», und liefert Daten für das europäische Forschungsprojekt SOGE-A («System for Observation of Halogenated Greenhouse Gases in Europe und Asia»). Bild 2: Luftströme aus dem Norden (Mongolei, Russland) bringen frische Luft ohne regionale Verschmutzung nach Shangdianzi
China: Bis 2010 kein FCKW-Ausstoss mehr
China trat dem «Montreal Protokoll» 1991 bei und verfolgt das Ziel, ab 2010 keine ozonschädigenden Substanzen mehr zu produzieren und zu verbrauchen. Dabei unterstützen die Messgeräte und das Know-how der Empa die chinesischen Forschungsinstitute und Umweltbehörden zu erkennen, welche Treibhausgase in China produziert und verbreitet werden. Zudem sollen die Messungen dazu dienen, den geplanten Ausstieg zu dokumentieren. Die Empa ist die ideale Partnerin für die chinesischen Forscher und Behörden; einerseits verfügen die Forscher um Brigitte Buchmann über umfangreiche Erfahrungen aus der Betreuung des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe (NABEL) mit seinen 16 Messstationen. Andererseits sind Buchmann und ihre Kollegen international hervorragend vernetzt, unter anderem durch ihe Beiträge zum weltumspannenden Messnetz «Global Atmosphere Watch» (GAW), einem Programm der Weltmeteorologischen Organisation. Unter ihrer Leitung steht auch das europäische Forschungsprojekt SOGE-A («System for Observation of Halogenated Greenhouse Gases in Europe and Asia»). Das von der EU in ihrem 6. Rahmenprogramm geförderte Projekt legt den Fokus auf die Beobachtung von ozonschädigenden Spurengasen und klimarelevanten Treibhausgasen, Halogenverbindungen wie FCKW und Schwefelhexafluorid - unter anderem in China.
Know-how-Transfer: von Dübendorf nach Shangdianzi
Shangdianzi, eine der GAW-Stationen in China, wurde aufgrund seiner geographischen Lage ins SOGE-A-Messnetz einbezogen. Einerseits tragen Südwinde aus der 100 Kilometer entfernten Millionenstadt Peking erhebliche Schadstoffmengen heran, andererseits reinigt der Nordwind aus der Mongolei und Sibirien die Luft über Shangdianzi. Zudem besitzt der Ort selber keine Industrie, welche die Messungen durch eine lokale Verschmutzung als Hintergrundrauschen stören würde. Im Sommer werden zwei Forscher aus China an die Empa nach Dübendorf kommen, um hier zum einen die Konstruktion des Messsystems kennen zu lernen und zum anderen in den Gebrauch der Messungen zur Abschätzung von Quellen eingeführt zu werden.
Internationale Netzwerke: Messungen rund um den Globus
Neben ihren Partnern im Projekt SOGE-A, die in Italien (Monte Cimone), Norwegen (Spitzbergen) und Irland (Mace Head) Schadstoffe messen, erfasst die Empa auf dem Jungfraujoch die Atmosphärenbelastung durch verschiedene Schadstoffe. In wenigen Wochen steht bereits der nächste Höhepunkt an; ein neuer, noch empfindlicherer Gaschromatograph-Massenspektrometer namens «MEDUSA» wird auf 3580 Meter Höhe seinen Betrieb aufnehmen. Damit können weitere, neu in Umlauf gesetzte, aber noch nicht verbotene Schadstoffe ermittelt werden. Zudem wird es zum ersten Mal möglich sein, das Treibhausgas Tetrafluorkohlenstoff (CF4) zu messen. Diese Substanz gelangt vor allem bei der Aluminiumproduktion in die Atmosphäre und ist mit einer geschätzten durchschnittlichen Lebensdauer von 50'000 Jahren die langlebigste je von Menschen hergestellte Verbindung. Damit haben die Empa-Forscher die Nase ganz vorn und können auf problematische Belastungen aufmerksam machen, die erst im Entstehen sind. Die Kombination der Messdaten mit Analysen zurückliegender Wetterlagen und Luftbewegungen erlauben es den Empa-Experten dann, den geographischen Ausgangsort der Stoffe, den Herd der Verschmutzung, zu bestimmen.
Quelle: EMPA, Dübendorf, St. Gallen und Thun
Mob30_01.2008
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Rotorblätter für Windkraftanlagen
In dem patentierten Integral-Blade-Verfahren stellt Siemens Wind Power in Dänemark seine bis zu 52 Meter langen und 16 Tonnen schweren Rotorblätter ohne Klebstoffe und Chemikalien her. Hauptbestandteil ist Fiberglas, ein glasfaserverstärkter Kunststoff, der im Gegensatz zum sonst beim Flügelbau verwendeten PVC wiederverwertbar ist und somit kein Abfallproblem darstellt. Darüber hinaus besitzt der Flügel eine bisher unbekannte Robustheit, die vor allem beim Einsatz auf offenem Meer, in sogenannten Offshore-Anlagen zur Geltung kommt.
Während seiner Lebensdauer von etwa 20 Jahren hält der Flügel sogar orkanartige Winde aus, ohne neu ausgerichtet oder nachgebessert werden zu müssen. Erst kürzlich hat Siemens in der Bucht vor Liverpool den ersten Offshore-Windpark mit den derzeit größten serienmäßig gefertigten Windturbinen mit einer Einzelleistung von 3,6 Megawatt und einer Gesamtleistung von 90 Megawatt installiert – genug, um etwa 80'000 Haushalte mit sauberem Strom zu versorgen.
In Zukunft sollen die Rotorblätter sogar 60 Meter lang sein und noch leistungsstärkere Turbinen antreiben.
 Strom vom weissen Riesen
Bei Windkrafträdern auf offenem Meer ist Siemens Wind Power Weltmarktführer. Im Unternehmen mit Sitz in Dänemark bauen insgesamt 3'200 Mitarbeiter die weissen Riesen. Die stärkste Windturbine leistet 3,6 Megawatt – etwa das 100fache der ersten Windturbine vor 25 Jahren. Insgesamt hat Siemens im Jahr 2007 genügend Windkraftanlagen aufgestellt, um vier Milliarden Kilowatt-Stunden im Jahr zu produzieren – etwa zwölf Prozent des Elektrizitätsbedarfes von Dänemark.
Erst kürzlich hat Siemens in der Bucht vor Liverpool den ersten Offshore-Windpark mit 3,6 Megawatt-Turbinen und einer Gesamtleistung von 90 Megawatt installiert – genug, um etwa 80'000 Haushalte mit sauberem Strom zu versorgen. Der Windpark „Burbo“ ist zudem das erste in einer Serie von Projekten, die Siemens als der führende Hersteller von Offshore-Windparks realisiert.
2008 wird Siemens beispielsweise vor der Ostküste Englands den grössten Offshore-Windpark der Welt errichten. Mit 54 Windturbinen wird er eine elektrische Leistung von bis zu 180 Megawatt CO2-frei erzeugen.
Referenznummer: PN200801-08
 Windpark Burbo (Grossbritannien)
In Dänemark stellt das Unternehmen Siemens 52 Meter lange Rotorblätter aus einem Guss her und produziert eine Windturbine, die mit einer Leistung von 3,6 Megawatt (MW) die bisher grösste serienmässig gefertigte Turbine darstellt.
2007 hat Siemens Wind Power vor der Bucht von Liverpool den ersten Offshore-Park mit 3,6 MW-Turbinen und einer Gesamtleistung von 90 MW installiert – und das in nur anderthalb Monaten. Nun versorgt die Windfarm Burbo mehr als 80'000 Haushalte.
 Die Flügel sind trotz ihrer Grösse bis auf den kleinsten Winkel optimal aerodynamisch geformt und äusserst widerstandsfähig. Denn draussen auf dem Meer wären spätere Reparaturen sehr kostenintensiv.
Ref.nr: PN200801-06, PN200801-07
 Die Türme wurden dabei in aufrechter Position an Land vormontiert. Das für die Errichtung von Offshore-Windparks entwickelte Installationsschiff transportierte dann die Türme, Maschinenhäuser, Naben und Rotorblätter zum Standort „Burbo“ zwölf Kilometer vor der Küste. Auf See dauerte die komplette Installation einer nahezu 500 Tonnen schweren Windkraftanlage durchschnittlich weniger als einen halben Tag.
Referenznummer: PN200801-05
    Referenznummern: PN200801-03; PN200801-02; PN200801-04; PN200801-01
Produktion von Rotorblättern für Windkraftanlagen in Integral-Blade-Technologie
Bis zu 20 Jahre trotzen die Siemens-Rotorblätter auch stärksten Orkanen, ohne dass eine nachträgliche Neuausrichtung oder Verbesserung vorgenommen werden muss.
Der Ort, wo diese robusten Rotorblätter gefertigt werden, ist eine rund 250 Meter lange Produktionshalle in Aalborg. Hier stehen enorme Schalen mit Flügelblatt-Form auf dem Boden oder hängen verkehrt herum an der Decke. Es ist, als wären es Sandkasten-Backformen von Riesen. Siemens Wind Power hat vor einigen Jahren ein Verfahren erfunden, mit dem die Flügelblätter in diesen Backformen geschlossen und in einem Stück hergestellt werden können.
Diese sogenannte Integral-Blade-Technologie kommt vollkommen ohne Klebstoffe aus. Damit entsteht wortwörtlich in einem Guss ein Flügel, der absolut keine Nahtstellen hat und somit um einiges robuster ist als andere Blätter.
Quelle: Siemens (PN 2008.01)
Mob_17_01.2001
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 Mit Mathematik Prozesse in der Industrie optimieren
Mit mathematischen Verfahren optimiert Siemens industrielle Prozessabläufe und macht sie dadurch rentabler. Derzeit konzentriert sich ein Team der Bergbauexperten von Industry Solutions in Erlangen und Corporate Technology (CT) in München auf die Verfügbarkeit und Energieeffizienz von Anlagen im Tagebau. Nach den bisherigen Erfahrungen mit anderen Systemen sind Kosteneinsparungen zwischen zehn und 15 Prozent denkbar. Die höhere Effizienz trägt indirekt auch zu Energieeinsparungen bei.
Im Tagebau arbeiten Bagger mit 20 Meter großen Schaufelrädern, die kilometerlange Förderbänder befüllen und pro Tag tausende Tonnen Material bewegen. Für Betreiber solcher Förderstätten fallen für die Wartung und Instandhaltung ihrer Maschinen hohe Kosten an. Ein optimales Zusammenspiel der Komponenten kann nicht nur die Förderleistung erhöhen, sondern auch den Verschleiß und damit Wartungskosten verringern, etwa durch möglichst gleichmäßige Bewegungen knapp unterhalb der Lastgrenzen aller Teile.
Die Forscher von CT analysieren dazu sämtliche Komponenten und übersetzen deren gegenseitige Abhängigkeiten in mathematische Gleichungen und Simulationsmodelle. Mit speziell entwickelten Algorithmen erschließen sie dann das Optimierungspotential der Abläufe in der Prozesskette. Die Optimierungsmöglichkeiten einer Industrieanlage sind häufig bei weitem noch nicht ausgeschöpft, auch wenn alle Einzelkomponenten aus Effizienzgesichtspunkten bereits ausgereizt sind.
Im ersten Schritt untersuchen die Forscher Abläufe und Funktion aller Komponenten sowie deren gegenseitige Beeinflussung. Ausführliche Gespräche mit Ingenieuren und Betriebsleitern stehen deshalb am Anfang. Erst mit diesem Wissen kann das mathematische Modell einer Verfahrenskette entstehen. Dann geben die CT-Forscher in einem mathematischen Modell die Abhängigkeiten wieder und entwickeln ein Software-Werkzeug, das einen Fahrplan für optimale Prozessabläufe in der gesamten Anlage erstellt. Das funktioniert auch z.B. bei Wasserversorgungssystemen, Fertigungsstraßen oder Nahverkehrslösungen. Nach einem eingehenden Feldtest setzen schließlich spezielle Algorithmen, die in die Betriebssoftware der jeweiligen Anlage eingepflegt werden, die Optimierung in der Praxis um.
Die Experten von Siemens sind dank jahrelanger Erfahrung bestens vorbereitet: Alle bisher entwickelten Basisalgorithmen haben sie als Standardkomponenten in einer speziellen Datenbank gespeichert. Da Tagebau-Förderbänder im mathematischen Modell beispielsweise Rohrleitungen von Wasserversorgungsnetzen ähneln, können auf dieser Grundlage neue Aufgaben mit älteren Projekten abgeglichen und so häufig schnell gelöst werden.
Quelle: Siemens (RN 2008.01.1)
Mob11_01.2008
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 Erste Zündung der weltgrössten Gasturbine
Gegen Ende 2007 wurde in Irsching bei Ingolstadt die neue Gasturbine von Siemens erstmals gezündet. Die Turbine wird in Verbindung mit einer Dampfturbine einen Rekord beim Wirkungsgrad aufstellen: Mehr als 60 Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie wird in Strom verwandelt. Die Anlage kann mit ihren 530 Megawatt Leistung die Bevölkerung einer Stadt mit drei Millionen Einwohnern mit Strom versorgen.
Die Turbine alleine leistet 340 Megawatt und damit so viel wie 13 Jumbojet-Triebwerke. Der 444 Tonnen schwere Koloss ist der erste Vertreter einer neuen Kraftwerksgeneration, die Strom mit noch höherer Effizienz und damit wesentlich umweltfreundlicher als bisher erzeugt. Die Steigerung des Wirkungsgrads um zwei Prozentpunkte – bisher 58 Prozent – verringert den Schadstoffausstoß um jährlich rund 40’000 Tonnen Kohlendioxid. Das entspricht den Abgasen von knapp 10’000 VW Golf bei einer jährlichen Fahrleistung von 20’000 Kilometern.
Quelle: Siemens
Mob10_01.2008
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