Neue Prüfanlage: Wie kalt darf Kraftstoff für Dieselmotoren werden?

Presseaussendung der TU Wien vom 22.11.2022

Bei extremer Kälte können Kraftstoffe nicht mehr verwendet werden – aber wie misst man die mögliche Minimaltemperatur? An der TU Wien wurde dafür nun eine Prüfanlage entwickelt.

Wenn es zu kalt wird, springt das Auto nicht mehr an. Bestimmte Bestandteile von Kraftstoffen können bei niedrigen Temperaturen ausfallen, der Kraftstoff wird trüb und lässt sich nicht mehr nutzen. Besonders Paraffine in den Treibstoffen können bei großer Kälte kleine Flocken bilden.

Das ist zwar schon lange bekannt – doch bisher gab es keine einheitliche Untersuchungsmethode, mit der man im realen Betrieb der Kältebeständigkeit von Treibstoffen mit wissenschaftlicher Präzision auf den Grund gehen kann. Die TU Wien hat daher nun zusammen mit Partnerunternehmen aus Forschung und Industrie einen klimatisierten Prüfstand entwickelt, mit der sich nun Kraftstoffe zusammen mit Tank- und Leitungssystem zuverlässig auf Wintertauglichkeit überprüfen lassen. Der Prüfstand ist für unterschiedlichste Arten von Treibstoff geeignet – von gewöhnlichem Diesel, über Diesel aus recyceltem Speiseöl bis zu E-Fuels oder speziellen neuen Flugzeugtreibstoffen auf Basis von Bioabfällen.

Bisher keine einfache, einheitliche Testmethode

Dass ein neuer, zuverlässiger Prüfstand für Kraftstoffe nötig ist, stellte sich bereits im Rahmen eines anderen Projekts heraus: Die Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für nachhaltige Energieträger, Mobilität und Kohlenstoffkreisläufe (DGMK) untersuchte gemeinsam mit verschiedenen Automobilfirmen und Kraftstoffherstellern den Einfluss des Kraftstoffs und der Fahrzeugtechnologie auf die Winterfestigkeit aktueller Dieselfahrzeuge.

„Dabei zeigte sich, dass die unterschiedlichen Projekt-Teams in ihren Häusern ganz unterschiedliche Testanlagen für die Untersuchung von Kraftstoffen betreiben“, sagt Prof. Bernhard Geringer vom Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der TU Wien. „Die Tests sind nicht alle gleich realitätsnah und führen somit auch nicht zu denselben Ergebnissen. So wurde die Wichtigkeit erkannt, einen einheitlichen Prüfstand und ein einheitliches Prozedere zu entwickeln.“

An der TU Wien wurde nun ein passendes Testsystem entwickelt und aufgebaut: Es ist klimatisiert und kann auf eine Temperatur von bis zu -45 °C abgekühlt werden. Die Anlage enthält den für die Bewertung der Winterfestigkeit entscheidenden Teil des Fahrzeugs, nämlich das Niederdruck-Kraftstoffsystem. „Wir haben unterschiedlichste Versuchskraftstoffe getestet und die Temperaturen, Drücke und Durchflüsse im Kraftstoffsystem gemessen“, erklärt Bernhard Geringer. Wird der Test bestanden, wird ein weiterer Test bei tieferer Temperatur durchgeführt. Die tiefste Temperatur mit positivem Testergebnis gilt als Betriebsgrenze für den Kraftstoff.

Reproduzierbar und verlässlich

Die Prüfstandmethode wurde umfassend untersucht und mit Prüfergebnissen verglichen, die an echten vollständigen Fahrzeugen gewonnen wurden – die beiden Methoden stimmen gut miteinander überein. „Wir konnten auch zeigen, dass die Ergebnisse gut reproduzierbar sind, und dass unterschiedliche Prüfstände mit dieser Technologie auch gut miteinander vergleichbare Ergebnisse liefern“, sagt Bernhard Geringer.

Damit konnte das Ziel erreicht werden – nämlich eine zeit- und kostensparende Messmethode zu entwickeln, damit man zur Überprüfung der Winterfestigkeit eines Kraftstoffs keinen vollständigen klimatisierten Fahrzeugprüfstand benötigt, sondern der Kraftstoff nur noch an den relevanten Fahrzeugsystemen untersucht werden muss. (Florian Aigner)

Externer Link: www.tuwien.at

Künstliche Intelligenz für Ahle-Wurst-Herstellung

Pressemitteilung der Universität Kassel vom 23.11.2022

Wer in naher Zukunft eine Ahle Wurst kauft, Nordhessens Spezialität, der könnte ein Lebensmittel in der Hand halten, das mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) produziert wurde. Informatiker der Universität entwickeln gemeinsam mit einer Caldener Fleischerei ein Verfahren, in dem eine KI die Reifung der Wurst überwacht und die Pflege in der Reifekammer steuert. Das Projekt soll auf die Produktion anderer Lebensmittel übertragbar sein und das hessische Handwerk stärken.

Die Ahle Wurst ist nordhessisches Kulturgut und hat Kultstatus. Für die echte „Stracke“ oder „Runde“ kommt es nicht nur auf Rezept und Verarbeitung an, es braucht auch eine aufwändige und mehrere Wochen, oft Monate lange Reifung in speziellen Wurstekammern. Anders als in der Industrie erfolgt die traditionelle Reifung in einem natürlichen Umfeld, oft in Lehmkammern auf den Dachböden historischer nordhessischer Fachwerkhäuser.

Das Handwerk sorgt für ein charakteristisches, besonders intensives Aroma der Wurst, ist aber gleichzeitig mit viel Überwachung und Pflege verbunden. So wird jede reifende Wurst regelmäßig auf den Reifegrad geprüft und gegebenenfalls umgelagert. Eine gewisse Menge an Reifeschimmel ist wünschenswert, zu viel Schimmelbelag muss von den Mitarbeitern abgewaschen werden. Hier kommt es stark auf die Erfahrung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an.

Übertragbar auf anderes Handwerk

In Kooperation mit der Landfleischerei Koch in Calden entwickeln Informatiker der Universität Kassel nun ein System, im dem eine Künstliche Intelligenz Nase und Augen der erfahrenen Fleischer unterstützt. Sensoren ermitteln dafür zunächst Werte wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Kammer sowie Wassergehalt oder PH-Wert der Würste und überspielen die Daten an einen zentralen Rechner. Ein Programm errechnet dann die nötigen Schritte und übermittelt sie an die Fachkräfte: Muss gelüftet werden? Ist es zu warm oder zu kalt, zu feucht oder zu trocken? Muss die Wurst gewaschen werden? Dabei erhält das System Rückmeldungen von den Fachleuten, die es wiederum einspeist und verarbeitet. So entwickelt sich das Programm weiter.

Prof. Dr. Klaus David, der an der Universität Kassel das Fachgebiet Kommunikationstechnik leitet und das Projekt steuert, erläutert: „Die Wurstproduktion ist ein gutes Reallabor, um Anwendungsmöglichkeiten von KI und Maschinellem Lernen für das Lebensmittel-Handwerk zu entwickeln. Ähnliche Systeme sind denkbar etwa für handwerkliche Bäckereien oder Käsereien.“

Katharina Koch, Inhaberin der Landfleischerei Koch, bestätigt den Nutzen für das Handwerk: „Funktioniert das System, kann das nicht nur die Qualität der Produkte erhöhen, sondern auch dem Fachkräftemangel entgegenwirken.“

Das Projekt wird im Rahmen einer Machbarkeitsstudie durch das Förderprogramm Distr@l der Hessischen Staatskanzlei im Bereich der Ministerin für Digitale Strategie und Entwicklung mit rund 100.000 Euro gefördert. Es läuft über ein Jahr.

Externer Link: www.uni-kassel.de

Neuartiges Netzteil bietet bis zu 50 Jahre Lebensdauer

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 17.11.2022

Ausgründung „Digital Power Systems“ des KIT entwickelt ultralanglebige industrielle Stromversorgungen

Im Haushalt, im Büro, in der Industrie: Schaltnetzteile sind in unserem Alltag allgegenwärtig. Sie wandeln Wechselstrom der Hausleitung in Gleichstrom um, den Smartphone, Laptop und Co. genauso benötigen wie Ladestationen für E-Autos und ganze Logistik- oder Rechenzentren. Bislang müssen diese nach üblicherweise neun Jahren Dauerbetrieb ausgetauscht werden. Die Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) Digital Power Systems (DPS) zeigte in Tests nun Netzteile mit 50 Jahren Lebensdauer.

Heutige Schaltnetzteile sind zwar leicht und kompakt, wegen der darin verbauten Elektrolytkondensatoren aber auch fehleranfällig. Deutlich langlebiger sind Folienkondensatoren. Diese benötigen aber bis zu zehnmal mehr Platz – bis jetzt: „Wir haben ein digitales Regelungsverfahren entwickelt, das es uns erlaubt, Folienkondensatoren platzsparend einzusetzen“, sagt DPS-Geschäftsführer Michael Heidinger. Dadurch entstehe ein viel geringerer Wartungsaufwand als bei gewöhnlichen Netzteilen: „Die Technologie ist ein Gamechanger für alle Bereiche, wo es auf Zuverlässigkeit ankommt“, sagt Heidinger. „Etwa bei Rechenzentren oder Logistikzentren oder der Flugsicherheitsbeleuchtung.“ Denn Serviceeinsätze um defekte Netzteile auszutauschen, kosteten ein Vielfaches des Gerätpreises selbst.

Lebensdauer fünfmal höher als bei Netzteilen mit Elektrolytkondensator

Gemeinsame Tests mit dem Lichttechnischen Institut des KIT haben eine Lebensdauer der Netzteile von 50 Jahren bei 40 Grad Umgebungstemperatur nachgewiesen. „Damit wird die Lebensdauer von etablierten Netzteilen etwa um das Fünffache übertroffen“, sagt Heidinger. Dabei sei noch kein Netzteil ausgefallen, sodass die Tests fortgesetzt würden. „Es ist also noch Luft nach oben.“

Digitale Regelung spart Platz

Das neuartige digitale Regelungsverfahren, welches es erlaubt, Folienkondensatoren bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf einzusetzen, läuft auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor. Es erkennt störende Umgebungseinflüsse, sodass beispielsweise höhere Spannungsschwankungen am Folienkondensator ausgeglichen werden können. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. Möglich sei diese Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, erklärt Heidinger.

Einsatz in der Luftsicherheit

Eingesetzt wird das Netzteil bereits bei der Sicherheitsbeleuchtung – auch Befeuerung genannt – an Hindernissen für Flugzeuge wie Industriekamine, Windräder oder Funkmasten. Ausgetauscht werden können defekte Netzteile dort meist nur umständlich und teuer mithilfe von Industriekletternden. (mex)

Externer Link: www.kit.edu