Die Initiativen

Virtuhcon - Virtual High Temperature Conversion - Freiberg

Das Zentrum für Innovationskompetenz

 

Komplexe Prozesse in die virtuelle Realität zu überführen und auf diesem Wege zu neuen technischen Lösungen zu gelangen, ist der Schlüssel für innovative Entwicklungsstrategien in vielen Bereichen der Volkswirtschaft. Unter der Virtualisierung von Prozessen wird dabei deren vollständige Erfassung und Abbildung auf der Basis von mathematisch-naturwissenschaftlichen Modellen und Simulationen verstanden. Auf Basis des vollständigen Modells können realitätsnahe Anpassungen, Optimierungen und die Umgestaltung von Prozessabläufen sowie die Entwicklung prinzipiell neuer Lösungsansätze erfolgen mit dem Vorteil, dass zunächst keine technischen Anlagen gebaut werden müssen. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Kosten und Risiken reduziert. Diese Strategie zur Technologieentwicklung in das sehr dynamische und wirtschafts- bzw. umweltpolitisch hoch aktuelle Feld der Stoff- und Energiebereitstellung einzuführen, ist das übergeordnete Ziel des Zentrums für Innovationskompetenz "Virtuelle Hochtemperatur-Konversionsprozesse - Virtuhcon" an der TU Bergakademie Freiberg.

Die Ziele

Hochtemperatur-Stoffwandlungsprozesse stehen am Anfang von industriellen Prozessketten, bei denen zahlreiche Produkte des täglichen Lebens, wie Kraftstoffe, Kunststoffe oder elektrische Energie entstehen. Gegenwärtig sind Hochtemperatur-Konversionsanlagen oft wenig effizient: Es muss eine vergleichsweise große Menge Energie eingesetzt werden, um einen neuen Grund- oder Werkstoff zu gewinnen. Gleichzeitig sind die Kohlendioxid-Emissionen hoch. Virtuhcon hat es sich zur Aufgabe gemacht, auf virtuellem Weg - und dadurch mit stark verkürzter Entwicklungszeit - effizientere und "kohlendioxidarme" Umwandlungsprozesse zu entwickeln. Die Erkenntnisse haben eine zentrale Bedeutung in Zeiten von Rohstoffverknappung und Klimaschutz und erhöhen die Nachhaltigkeit in der Stoff- und Energiebereitstellung.

Die thematischen Schwerpunkte

Die Erforschung der Konversionsprozesse bei hohen Temperaturen erfolgt am ZIK Virtuhcon durch drei Forschungsgruppen.

Die Forschungsaufgaben der Nachwuchsforschungsgruppe "Reaktionsströmungssysteme" bestehen darin, die Strömungs- und Reaktionsverhältnisse in Hochtemperatur-Konversionsprozessen zu analysieren, in Modellen zu erfassen und unter Einbeziehung der Modelle der anderen Gruppen zu einem Gesamtmodell für den Reaktionsraum zusammenzuführen. Durch die Gruppe erfolgt federführend die numerische Simulation und Virtualisierung des Gesamtprozesses unter Berücksichtigung der Reaktionsraumgeometrie.

Forschungsgegenstand der Gruppe "Multiphasige Stoffsysteme" ist es, die komplexen Stoffsysteme realer Hochtemperatur-Stoffwandlungsprozesse gebietsübergreifend zu analysieren. Darauf aufbauend werden entsprechend konsistente Stoffdatensätze generiert und die Beeinflussung der Stoffsysteme durch die Prozessbedingungen insbesondere thermodynamisch beschrieben, um sie in mathematisch-naturwissenschaftlichen Modellen abbilden zu können.

Die Gruppe "Grenzflächenphänomene" ist für die gebietsübergreifende Analyse und mathematisch-naturwissenschaftlich fundierte Beschreibung der Stoff-, Impuls- und Energietransportprozesse in Grenzschichten unter Berücksichtigung von Oberflächenreaktionen und den damit verbundenen Veränderungen der Phasengrenzfläche bzw. der Porenstruktur verantwortlich.

Die Partner

An der TU Bergakademie Freiberg:

  • Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
  • Institut für Nichteisen-Metallurgie und Reinststoffe
  • Institut für Mechanik und Fluiddynamik
  • Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik
  • Institut Werkstoffwissenschaft
  • Institut für Eisen- und Stahltechnologie
  • Institut für Informatik
  • Institut für Numerische Mathematik und Optimierung

Partner außerhalb der TU Bergakademie Freiberg:

  • Siemens VAI, Österreich
  • LITE - Louisiana Immersive Technologies Enterprise, USA
  • BASF, Deutschland
  • University of Alberta, Kanada
  • GTT Technologies, Deutschland
  • Siemens, Deutschland
  • ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Brasilien
  • Techo Tampa Electric Company, USA
  • TU Dresden, Deutschland
  • RWE, Deutschland
  • ThyssenKrupp, Deutschland
  • FZ Jülich, Deutschland
  • Sasol, Südafrika
  • Lurgi, Deutschland

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Bernd Meyer
TU Bergakademie Freiberg
Sprecher des Vorstands
ZIK Virtuhcon
Reiche Zeche
Fuchsmühlenweg 9, Haus 1
09596 Freiberg
Tel.: (03731) 394510
E-Mail: bmeyer[at]iec.tu-freiberg.de
http://www.virtuhcon.de/

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