Entwicklung hocheffizienter Pumpensysteme (Teilprojekt Domänen-übergreifende Entwurfsmethoden hydro-mechatronischer Systeme)

Der Transport von Flüssigkeiten jedweder Art ist ein allgegen-wärtiger Prozess in der Gebäudetechnik, in der kommunalen Wasserversorgung und ganz allgemein in der Industrie. In allen diesen Bereichen werden heute Kreiselpumpen zur Förderung der Flüssigkeit eingesetzt. Der Standardantrieb einer Kreiselpumpe ist ein Elektromotor. Durch den allgegenwärtigen Einsatz von Elektromotoren zum Betrieb von Kreiselpupen wird ein erheblicher Teil der heute gewonnenen elektrischen Energie letztendlich in hydraulische Energie gewandelt. Im Bereich industrieller Prozesse stellen Kreiselpumpen mit einem Anteil von rund 50% den größten Einzelanteil elektrischer Energiewandler dar. Bei einem Jahresbedarf der deutschen Industrie von 248 TWh entfallen somit allein auf Pumpen rund 124 TWh elektrischer Energie. Dies entspricht der erzeugten Energiemenge von rund 25 Kraftwerksblöcken (mit 800 MW je Block) pro Jahr und entspricht rund einem Viertel der gesamten in Deutschland benötigten elektrischen Energie (528 TWh pro Jahr). Somit kann durch die effizientere Gestaltung hydraulischer Systeme ein wesentlicher Einfluss auf die gesamte in Deutschland benötige Menge elektrischer Energie genommen werden.  Bisher wurde beim Entwurf derartiger Systeme die einzelnen Domänen Leistungselektronik, elektrische Maschine und Kreiselpumpe einzeln betrachtet. Dieser Weg führt in der Regel nicht zur Findung des Verbrauchsoptimums des Gesamtsystems. Um eine, insbesondere hinsichtlich Energieeffizienz, optimale Lösung des Gesamtsystems zu finden, müssen weitere Domänen bei der Systemauslegung berücksichtigt werden.  Die Aufgabenstellung für das Institut für Informatik dabei ist es, domänen-übergreifende Entwurfsmethoden hydro-mechatronischer Systeme zu entwickeln. Diese ermöglichen einen effizienten Entwurf optimaler Pumpenanlagen.  Im Rahmen dieses Vorhabens sollen weitere Forschungsschwerpunkte von den Kooperationspartnern behandelt werden, darunter

* Gesamthafte Modellierung und Optimierung des  Fluidfördersystems
* Neugestaltung der Komponenten eines Fluidfördersystems
* Fortwährende Systemadaption an reale Prozessbedingungen
* Fehlerdiagnose hydro-mechatronischer Systeme