In the department Measurement Technology and Process Automation we are involved with methodical and experimental research and development tasks around energy supply, measurement methods, process automation, digital safety control systems as well as modeling and simulation.
The experimental work requires the development, design and project planning of specific test stands. This includes, among other things, the design, dimensioning and construction of plant components, the integration of process and control technology, the flexibilization and process optimization as well as the implementation of measurement technology and automation concepts for the precise operation of the plants.
Experimental investigations include concept and component tests using the major test stand THERESA (thermal energy storage facility) and additional, connected test stands (DAQUA, AUTOKLAV, TMS, SCTF). They include experimental analysis of measurement and automation concepts as well as static and dynamic performance of measurement methods. Another focus of the department is at experimental validation of simulation models in the areas of process automation, flexibilisation of thermal facilities and energy storage. Further research tasks include experimental investigations and simulations with the subjects CARNOT-Battery (thermomechanical storage, TMS), steam quality measurement system (DAQUA), water-steam compression.
Moreover, our tasks include development of measurement methods which analyse the performance of systems and determine required measurement configurations. One comprehensive area involves development of models, simulation of static and dynamic performance of storage processes in connection with the system performance as well as measurement and control technology. In addition, there is the simulation-based analysis of measurement methods and the simulation of thermal process engineering processes. For this simulation tools like EBSILON, ATHLET, Matlab/Simulink, R and Python are used as well as the inhouse-developed DynStar for simulation of dynamic processes.
In the area of digital safety control technology, we deal with structural analysis as well as the safety-related evaluation of structures in the field of energy and process engineering. Through our simulation software DynStar we are able to adapt or extend our tool for new challenges.
Research Content (compact):
Technology Development:
Im Fachgebiet Messtechnik/Prozessautomatisierung beschäftigen wir uns mit methodischen und experimentellen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in den Bereichen Energieversorgung, Messverfahren, Prozessautomatisierung, digitale Sicherheitsleittechnik sowie Modellierung und Simulation.
Die experimentellen Arbeiten setzen die Entwicklung, das Design und die Projektierung von schwerpunktspezifischen Versuchsanlagen voraus. Dazu gehören u. a. die Auslegung, Dimensionierung und die Konstruktion von Anlagenkomponenten, die prozess- und leittechnische Integration, die Flexibilisierung und prozesstechnische Optimierung sowie die Implementierung von Messtechnik und Automatisierungskonzepten zur präzisen Bedienung der Anlagen.
Die experimentellen Untersuchungen beinhalten Konzept- und Komponententests an der Großversuchsanlage THERESA (thermische Energiespeicheranlage) und weiterer angeschlossener Versuchsstände (DAQUA, AUTOKLAV, TMS, SCTF). Dazu gehört die experimentelle Analyse von Messtechnik- und Automatisierungskonzepten sowie des statischen und dynamischen Verhaltens von Messverfahren. Ein weiterer Fokus unseres Fachgebiets ist die experimentelle Validierung von Simulationsmodellen in den Bereichen Prozessautomatisierung, Flexibilisierung thermischer Anlagen und Energiespeicherung. Weitere aktuelle Forschungsthemen beschäftigen sich mit der experimentellen Untersuchung und Simulation zum Thema CARNOT-Batterie (thermomechanischer Speicher, TMS), Dampfqualitätsmesssystem (DAQUA), Wasser-Dampf-Verdichtung.
Im Bereich der Fernwärmeversorgung beschäftigen wir uns unter anderem mit der Erstellung von Transformationskonzepten von fossiler hin zu einer Wärmeerzeugung auf Basis regenerativer Energien für regionale und überregionale Wärmeversorger. Weiterhin befassen wir uns mit dem Thema Gewässer als Wärmequelle für zentrale und dezentrale Wärmeversorgungsaufgaben. Hier ist neben dem aktuell laufenden Projekt AQVA-HEAT, welches sich mit der ganzjährigen Wärmeerzeugung auf Basis von Gewässerwärme mittels der Vakkumflüssigeistechnologie beschäftigt, auch das Projekt Saale-to-Heat zu nennen, in welchem ein Konzept zur Deckung der benötigten Sommergrundlast für die Stadt Halle (25MW thermisch) aus Flusswasser mittels eines Wärmepumpenprozesses entwickelt wurde.
Zu unseren Aufgaben gehört außerdem die Entwicklung von Messverfahren, die das Verhalten von Systemen analysieren sowie erforderliche Messkonfigurationen bestimmen sollen. Ein umfangreiches Arbeitsfeld umfasst die Modellentwicklung, die Simulation des statischen und dynamischen Verhaltens von Speicherprozessen in Verbindung mit dem Anlagenverhalten sowie Mess- und Leittechnik. Hinzu kommen die simulationsgestützte Analyse von Messverfahren und die Simulation von Prozessen der thermischen Verfahrenstechnik. Dabei kommen Simulationswerkzeuge wie EBSILON, ATHLET, Matlab/Simulink, R und Python sowie das am IPM für die Simulation dynamischer Prozesse entwickelte DynStar zum Einsatz.
Im Bereich der digitalen Sicherheitsleittechnik befassen wir uns mit der Strukturanalyse sowie der sicherheitstechnischen Bewertung von Strukturen im Bereich Energie- und Verfahrenstechnik. Durch unsere Simulationssoftware DynStar sind wir in der Lage, unser Werkzeug für neue Herausforderungen anzupassen bzw. zu erweitern.
Forschungsinhalte (kompakt):
Technologieentwicklung: