Im Blickpunkt

Volles Programm: Virtuhcon-Forscher organisieren weltweit einzigartige internationale Konferenz und präsentieren Ergebnisse auf dem Statusseminar

Im Freiberger Fuchsmühlenweg, dem Hauptquartier des Zentrums für Innovationskompetenz Virtuhcon, herrschte eine Woche lang ungewöhnliche Ruhe. Die Wissenschaftler waren zunächst nach Dresden gereist. Dort hatten sie die erste internationale Konferenz zur Simulation von mehrphasigen reaktiven Strömungen bei der Vergasung und Verbrennung mit dem offiziellen Namen „1st ERCOFTAC Conference on Simulation of Multiphase Flows in Gasfication and Combustion“ organisiert. Kurz nach dem Ende der Veranstaltung versammelte sich das Virtuhcon-Team dann in der TU Bergakademie Freiberg zum Statusseminar.

Auch wenn die letzten Tage sehr anstrengend waren, Professor Christian Hasse ist die Müdigkeit kaum anzumerken. Stattdessen freut sich der Virtuhcon-Gruppenleiter über den großen Erfolg der Dresdner Konferenz, die er federführend organisiert hat: „Die Resonanz war unglaublich positiv und die wissenschaftlichen Beiträge qualitativ sehr hochwertig. Außerdem sind weit über 100 Teilnehmer gekommen, was für eine so spezielle Veranstaltung außergewöhnlich viel ist.“ Was war das Besondere an der Konferenz?

Erfahrungsaustausch auf dem Virtuhcon-Statusseminar in Freiberg.

Initiiert von Virtuhcon sind zum ersten Mal Verbrennungs- und Vergasungsspezialisten aus dem Bereich Simulation auf einer Tagung zusammengekommen. Das Interesse an einer solchen „Vereinigung“ war groß. Renommierte Wissenschaftler aus ganz Deutschland, Europa und Amerika folgten der Einladung nach Dresden. Hasse, der auf dem Gebiet der Vergasung und Verbrennung forscht, möchte die verschiedenen wissenschaftlichen Richtungen künftig enger zusammenführen. Schließlich handelt es sich sowohl bei der Verbrennung, als auch bei der Vergasung um Hochtemperatur-Konversionsprozesse. Die Spezialisten in der Simulation solcher Prozesse kommen bisher vorwiegend aus dem Bereich der Verbrennung. Künftig könnten deren Erfahrungen und Wissen auch für die Erforschung der Vergasungsprozesse angewendet werden, wie es bei Virtuhcon bereits geschieht.

Mit ihrer fachlichen Kompetenz können die Freiberger neue Gemeinschaftsprojekte starten und ihre internationale Bekanntheit steigern. Europäische Forscherkollegen sind so begeistert, dass sie spontan vorgeschlagen haben, die nächste Konferenz gemeinsam mit Virtuhcon außerhalb Deutschlands zu organisieren.

Erste Schritte sind getan

Kaum aus Dresden zurück, trafen sich die Wissenschaftler zum Statusseminar in Freiberg, auf dem eines klar wurde: „Wir haben verschiedene Aufgaben in Angriff genommen, von der direkten numerischen Simulation eines einzelnen reagierenden Kohlepartikels bis hin zu turbulenten reaktiven Strömungen bei der Vergasung“, erklärt Christian Hasse. „Erste Ergebnisse liegen vor und wir haben zeigen können, dass das, was bisher in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlicht ist, nicht auf unsere Problemstellungen übertragbar ist. Wir müssen grundsätzlich neue Lösungen entwickeln.“ Das bedeutet, um ihr Gesamtkonzept umsetzen zu können, gehen die Forscher zunächst einen Schritt zurück in die Grundlagenforschung. Sie werden Modelle neu bewerten und entwickeln, um dann die Technologieentwicklung voranzutreiben. Es gibt also noch viel zu tun, aber Professor Hasse ist zuversichtlich. „Der gesamte wissenschaftliche Rahmen ist bereits vorhanden. Jetzt geht es darum, die verschiedenen Ergebnisse sukzessive zu integrieren. Das heißt, jetzt kommt die Detailarbeit.“

Zu diesen Entwicklungen gehört auch das so genannte Subgrid-Modell, das chemische Reaktionen der Kohlepartikel bei der Verbrennung detailliert beschreibt. Dieses Modell ist in die gesamte Reaktor-Simulation eingeflossen. Das gab es bisher noch nicht. Ausgehend von dem sehr detaillierten Submodell können die Freiberger jetzt hoch auflösend Strömungsprozesse am Computer simulieren. Bei ihrer Arbeit hilft den Forschern ein ganz besonderer Reaktor, der in Freiberg steht: die Kinetische Versuchsanlage, kurz KIVAN. Dort gelangen Kohlepartikel über ein langes Rohr in einen Fallstrom. Entlang der Flugbahn des Kohlepartikels analysieren die Wissenschaftler die Gasphase. Das heißt, sie schauen, was aus dem Partikel herauskommt und wie das Partikel mit der Atmosphäre reagiert. Das Besondere ist, dass die Versuche mit Drücken bis zu 100 Bar und Temperaturen bis 1.600 Grad Celsius durchgeführt werden können, genau wie bei technischen Prozessen. Bisherige Untersuchungen, auch an anderen Forschungseinrichtungen, konnten solche Bedingungen nicht erreichen.

Die Virtuhcon-Wissenschaftler haben somit die Möglichkeit, Hochdruck-Kinetiken von Kohle zu ermitteln, die in der Praxis relevant sind und direkt in die Entwicklung der Simulationsmodelle einfließen. „Auf diese Weise können wir an Daten gelangen, die weltweit einmalig sind“, erklärt Christian Hasse. Man darf also gespannt sein auf die nächsten Ergebnisse von Virtuhcon.

 

Weitere Informationen zu Virtuhcon stellen wir Ihnen hier zur Verfügung.


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