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Anwendung von digitalen Zwillingen zur Erweiterung der Emissionsdaten der beim Projekt 'EmiDaT' vermessenen frei belüfteten Milchviehställe (DigiTwin)
Projekt
Förderkennzeichen: 28N202000
Laufzeit: 01.12.2020
- 30.11.2023
Fördersumme: 143.476 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: Emissionen, Stallbau, Umwelt- und Naturschutz, Rinder, Haltungsverfahren/Haltungstechnik, Stallklima
Die durch das KTBL-Projekt 'EmiDaT' gewonnenen und in einer Datenbank abgelegten Werte werden am Ende des Projekts durch Ergebnisse, die aus Berechnungen im digitalen Zwilling resultieren, ergänzt. Mit dem Strömungssimulationsprogramm STAR-CCM+ von Siemens PLM werden komplexe Strömungsvorgänge berechnet und skalare Größen wie die Ausbreitung von Ammoniak mit berücksichtigt. Dies gilt sowohl für Strömungen in Gebäuden als auch bei Außenströmungen sowie einer Kombination aus beidem wie im Projekt. Ausgehend von den Randbedingungen, die in den realen Messungen ermittelt worden sind, wird eine Simulation aufgesetzt, bei der die Ammoniakquellkonzentration iterativ angepasst wird, bis es eine qualitativ gute Übereinstimmung zu der gemessenen Konzentration im Stall gibt. In diesem dann validierten numerischen Strömungsmodell wird anschließend der Volumenstrom durch den Stall variiert, sodass die Informationen über die Emissionsdaten der frei belüfteten Milchviehhaltung erweitert werden. Veränderungen der Betriebszustände wie z. B. die Anströmrichtung oder die Stellung der Windschutznetze werden ebenfalls berücksichtigt. Die Auswirkungen auf das Strömungsverhalten im Stall und das Emissionsverhalten des Gesamtsystems werden auf vielfältige Weise berechnet und ausgewertet. Durch die Visualisierungsmöglichkeiten innerhalb der numerischen Strömungssimulation ist ein umfangreicher Verständnisgewinn über den Zusammenhang zwischen Anströmung und Emissionsgeschehen zu erwarten. Aufgrund standardisierter Eingabeparameter und automatisierter Auswerteverfahren sind die digitalen Zwillinge der untersuchten Haltungsverfahren für Milchvieh untereinander vergleichbar. Durch digitale Zwillinge können wir den Kenntnisstand über die Um- und Durchströmung der Stallgebäude, die Verteilung der Schadgase in und um die Ställe herum und den Emissionsmassenstrom aus den Gebäuden in die Umwelt erweitern.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Tierhaltung
