Zur Charakterisierung von Verfahren zur Emissionsminderung mittels eines DV-gestützten Informationssystems: Entwicklung einer relationalen Datenbank für Verfahren zur SO2- und NOX-Minderung bei stationären Feuerungsanlagen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1992
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XI, 258 S. graph. Darst. |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1 Einführung 1
1.1 Problemstellung und Zielsetzung 1
1.2 Lösungsweg 4
2 Einordnung einer Emissionsminderungstechnlk Datenbank Inner¬
halb der Umweltinformationssysteme 7
2.1 Klassifizierung von Umweltinformationssystemen 7
2.2 Überbetriebliche Umweltinformationssysteme im Besonderen 11
2.2.1 Auswertung der Literatur 11
2.2.2 Überwachungssysteme 14
2.2.3 Dokumentationssysteme 15
2.2.4 Planungssysteme 18
2.2.4.1 Stoffdatenbanken 18
2.2.4.2 Umwelttechnikdatenbanken 20
3 Informationsbedarf der potentiellen Nutzergruppen und Anforderungs¬
profil an ein Informationssystem für Emissionsminderungstechniken 23
3.1 Methodisches Vorgehen bei der Ermittlung des Informationsbedarfes 23
3.2 Informationsbedarf der potentiellen Nutzergruppen 27
3.2.1 Kleine und mittelständische Betriebe 27
3.2.2 Beratungsstellen 30
3.2.3 Genehmigungs und Aufsichtsbehörden 32
3.2.4 Internationaler Technologietransfer 33
Inhaltsverzeichnis II
sm
3.3 Anforderungsprofil an das Informationssystem für Emissions
rninderungstechniken 35
3.3.1 Der Testnutzerkreis 35
3.3.2 Inhaltlich strukturelle Anforderungen 36
3.3.3 Informationstechnische Anforderungen 44
3.4 Exkurs: Anforderungen an ein marktfähiges Informationssystem für
Emissionsminderungstechniken 46
4 Charakterisierung des Standes der Technik von Verfahren zur Emis¬
sionsminderung hinsichtlich einer Abbildung in eine Datenbank 54
4.1 Begriffsbestimmung und Klassifizierung 54
4.1.1 Umfeld und Einordnung der Begriffe Stand der Technik und
Betriebserfahrung *?
4.1.2 Klassifizierung der Verfahrenskenngrößen für die Charakteri¬
sierung von Emissionsminderungsverfahren 58
4.1.2.1 Technikcharakterisierung als Managementproblem 58
4.1.2.2 Kriterien zur Auswahl von Parametern für die Charak¬
terisierung von Emissionsminderungsverfahren 62
4.1.2.3 VerfahrenskenngröBen für die Charakterisierung von
Emissionsminderungsverfahren 64
4.1.2.4 Ebenen für die Charakterisierung des Standes der
Technik in Informationssystemen 73
4.2 Umfeldanalyse und allgemeine Verfahrenskenngrößen für die
Charakterisierung von Emissionsminderungsverfahren 77
4.2.1 Abgrenzung und chemisch physikalische Klassifizierung 77
4.2.2 Ausgewählte allgemeine Rahmenparameter 82
4.2.3 Ausgewählte allgemeine Betriebskenngrößen 88
4.2.3.1 Implementationsstand der abgegrenzten Emissionsmin¬
derungsverfahren 88
4.2.3.2 Entsorgungsproblematik ...........89
Inhaltsverzeichnis III
Seite
4.2.4 Ausgewählte technische Kenngrößen 91
4.2.4.1 Brennstoffe und Rauchgaszusammensetzung 91
4.2.4.2 Konfiguration von Emissionsminderungsmaßnahmen 95
4.2.5 Ausgewählte allgemeine wirtschaftliche Kenngrößen 96
4.3 Exemplarische Charakterisierung spezieller Emissionsminderungs
verfahren mittels typischer Verfahrenskenngrößen 100
4.3.1 Charakterisierung des Trockensorptionsverfahrens (mit
Strömungsreaktor) zur Rauchgasentschwefelung 100
4.3.1.1 Betriebskenngrößen 101
4.3.1.2 Technische Parameter 102
4.3.1.3 Wirtschaftliche Kenngrößen 108
4.3.1.4 Betriebserfahrungen 110
4.3.2 Charakterisierung des SCR Verfahrens zur Stickoxid¬
minderung 111
4.3.2.1 Betriebskenngrößen 112
4.3.2.2 Technische Parameter 113
4.3.2.3 Wirtschaftliche Kenngrößen 118
4.3.2.4 Betriebserfahrungen 121
4.4 Kritische Betrachtung des Schemas zur Charakterisierung von
Emissionsminderungsverfahren 123
5 Abbildung von Emissionsmlnderungstechniken in Datenbanken 126
5.1 Methodik und Abgrenzung 126
5.2 Systemtheoretischer Ansatz zur Modellierung von Emissions
minderungstechniken 129
5.3 Datenbankentwurf für Emissionsminderungstechniken unter
Berücksichtigung praxisrelevanter Umsetzungsprobleme 134
5.3.1 Konzept und Architektur von Datenbanksystemen 134
5.3.2 Klassische Phasen für den Datenbankentwurf 138
5.3.3 Konzeptueller Entwurf für die Modellierung von
Emissionsmindenjngstechniken 140
5.3.3.1 Das Entity Relationship Modell 140
Inhaltsverzeichnis IV
Seite
5.3.3.2 Konzeptuelfer Entwurf auf Verfahrensebene 144
5.3.3.3 Konzeptueller Entwurf auf Anlagenebene 147
5.3.4 Logischer Entwurf für die Modellierung von Emissions
minderungstechniken 150
5.3.4.1 Hierachisches und Netzwerk Datenmodell 151
5.3.4.2 Relationales Datenmodell und Normalisierung 154
5.3.4.3 Vergleich der klassischen Datenmodelle 157
5.3.4.4 Erstellung des logischen Schemas für die Abbildung
von Emissionsminderungstechniken 159
6 Entwicklung der Testdatenbank TEMITEC 168
6.1 Zielsetzung, Abgrenzung und Vorgehensweise 168
6.2 Die Entwicklungsumgebung von TEMITEC 173
6.3 Logisches Datenmodell für TEMITEC 175
6.3.1 Anwendung des Schemas zur Verfahrenscharakterisierung
bei der Entwicklung der Testdatenbank TEMITEC 175
6.3.2 Hersteller /Lieferantenverzeichnis mit Leistungsangebot
(Moduli) 176
6.3.3 Allgemeine Verfahrenscharakterisierung (Modul II) 178
6.3.4 Technikbeschreibung fortschrittlicher Anlagen (Modul III) 182
6.4 Benutzeroberfläche für die Technikcharakterisierung in TEMITEC 190
6.4.1 Normentwurf der DIN 66234/8 190
6.4.2 Interaktionstechniken für die Benutzerschnittstellen von
Informationssystemen 192
6.4.3 Die TEMITEC Benutzeroberfläche 195
6.4.3.1 Allgemeine Bedienungsfunktionen 195
6.4.3.2 Maskenaufbau 195
6.4.3.3 Grobstruktur der Zugriffspfade 197
6.4.3.4 Methodik des Bildschirmmaskenaufbaus 200
Inhaltsverzeichnis V
Seite
6.5 Diskussion der PC Version von TEMITEC 205
6.5.1 Anwendungserfahrungen der Testnutzer mit TEMITEC 205
6.5.2 Kritische Analyse der PC Version von TEMITEC 207
7 Nutzung des Informationssystems für Emissionsminderungs
techniken als Online Datenbank 210
7.1 Zielsetzung für die Nutzung des Informationssystems für
Emissionsminderungstechniken als Online Datenbank 210
7.2 Bisherige Online Datenbanken kommerzieller Hosts 211
7.2.1 Arten von Datenbanken 211
7.2.2 Leistungsumfang kommerzieller Hosts 214
7.2.3 Notwendige Peripherie für den Nutzer 215
7.2.4 Nutzung öffentlicher Netze 217
7.2.5 Recherchen in Online Datenbanken 219
7.3 Datenmodell für eine Online Version von TEMITEC 224
7.4 Nutzung von TEMITEC über einen kommerziellen Host 226
7.5 Zukünftige Entwicklungen für eine verbesserte Nutzung von Online
Datenbanken 227
8 Informationsflußkonzept für das Informationssystem für Emis¬
sionsminderungstechniken 231
8.1 Informations und Datenbeschaffung für das Informationssystem 231
8.2 Datenschutzrechtliche Rahmenbedingungen für Technikdatenbanken... 235
8.3 Anforderungen an eine Datenbankpflegestelle 237
8.4 Informattonskosten für die Nutzer des Informationssystems 239
Inhaltsverzeichnis VI
Sfiüfi
9 Zusammenfassung 240
9.1 Ausgangslage 240
9.2 Aufgabenstellung 240
9.3 Vorgehensweise 241
9.4 Ergebnisse und deren Wertung 242
Literaturverzeichnis 245
Anhang 259
Abbildungsverzeichnis VII
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Sfiiü
Abbildung 2 1 Einteilung von Umweltinformationssystemen 9
Abbildung 2 2 Musterdokument aus der Datenbank UUT 16
Abbildung 2 3 Arbeitsschwerpunkte und Teilsysteme des Informations¬
systems INFUCHS 19
Abbildung 3 1 Einsatzgebiete der Informationstechnik im Umweltschutz 26
Abbildung 3 2 Grenzwertentwicklung im Geltungsbereich der GFAVO 28
Abbildung 3 3 Entscheidungsprozeß zur Implementation einer Emissions
minderungsanlage 38
Abbildung 3 4 3 Ebenen Modell des Anforderungsprofils 42
Abbildung 3 5 Bestimmungsgrößen für die Ermittlung der potentiellen
Marktfähigkeit geplanter Produktinformationsdienste 47
Abbildung 4 1 Einflußfaktoren auf den Stand der Technik 57
Abbildung 4 2 Zusammenhangsgraph zur Beschreibung des Standes der
Technik, von Betriebserfahrungen und Verfahrenskenn¬
größen 66
Abbildung 4 3 Ebenen des Standes der Technik (SdT) 74
Abbildung 4 4 Emissionsminderungsmaßnahmen im Bereich der TA Luft 79
Abbildung 4 5 Implementierungsstand von sekundärseitigen Entschwe¬
felungsverfahren im Bereich der TA Luft in Europa 89
Abbildung 4 6 Struktur der Entsorgungsproblematik 90
Abbildung 4 7 Systemdarstellung zur Unterscheidung von Emissions
vermeidungs und Emissionsminderungsmaßnahmen 95
Abbildung 4 8 Verfahrensschema des Trockensorptionsverfahrens mit
Strömungsreaktor 104
Abbildung 4 9 Stoffbilanz des Trockensorptionsverfahrens 106
Abbildung 4 10 SO2 Emissionsminderungsgrad in Abhängigkeit vom
eingesetzten Additiv, vom Ca/S Molverhältnis und
von der Rauchgasaustrittstemperatur 107
Abbildung 4 11 Absolute und spezifische Investition des Trockensorp¬
tionsverfahrens mit Strömungsreaktor 109
Abbildung 4 12 Absolute und spezifische Gesamtkosten des Trocken¬
sorptionsverfahrens mit Strömungsreaktor in Abhängig¬
keit vom Rauchgasvolumenstrom 110
Abbildung 4 13 Schaltungsvarianten für die Stickoxidminderung mit
dem SCR Verfahren und typische Temperaturen 114
Abbildung 4 14 Stoffbilanz einer SCR High Dust Anlage eines Großkraft¬
werkes 116
Abbildung 4 15 Absolute und spezifische Investitionen des SCR Verfah
rens in Abhängigkeit des Rauchgasvolumenstromes 119
Abbildungsverzeichnis VW
Seite
Abbildung 4 16 Absolute und spezifische Gesamtkosten des SCR Verfah
rens in Abhängigkeit des Rauchgasvolumenstromes 120
Abbildung 5 1 Abbildungsphasen von Teilen der realen Welt in
Computersysteme 127
Abbildung 5 2 Ansatz für die Technikabbildung von Feuerungsanlagen
mit Emissionsminderungstechniken mittels eines Input
Output Modells 130
Abbildung 5 3 Exemplarische Darstellung des Systems Feuerungsanlage
mit Emissionsminderungstechnik 130
Abbildung 5 4 Input /Output Modell für ein Stoff / Energieumwand¬
lungsmodul hinsichtlich der Darstellung von Feuerungs¬
anlagen 131
Abbildung 5 5 Systemgrenzen des betrachteten Technikbereiches
(Feuerungsanlage mit Emissionsminderungstechniken) 133
Abbildung 5 6 Konzept eines Datenbanksystems 135
Abbildung 5 7 Das 3 Schema Modell nach ANSI/SPARC 136
Abbildung 5 8 Klassische Datenbankentwurfsphasen 139
Abbildung 5 9 Darstellung von Entitätsmengen und Beziehungen 143
Abbildung 5 10 Semantisches Datenmodell für eine Emissionsminderungs¬
technik EMTi : 146
Abbildung 5 11 Semantisches Schema einer Feuerungsanlage mit
Emissionsminderungstechnik (FEMT) 149
Abbildung 5 12 Generalisiertes semantisches Schema für Feuerungs¬
anlagen mit Emissionsminderungstechniken 150
Abbildung 5 13 Hierarchische Beziehung zwischen Entitätsmengen 152
Abbildung 5 14 Erweiterung des hierarchischen Datenmodells zu
;; ? einem Netzwerk 153
Abbildung 5 15 Beispiel einer Relation in Tabellenform 155
Abbildung 5 16 Überführung von Wertemengen und bereichen in
diel. Normalform 161
Abbildung 5 17 Auflösung der alphanumerischen Attributwertemengen
am Beispiel von möglichen Brennstoffen aus dem Ein¬
satzbereich 162
Abbildung 5 18 Relation Stoff /Massenstromzusammensetzung mit
Rahmenparameter in der 2. Normalform 164
Abbildung 5 19 Logisches Schema für die Charakterisierung von
Emissionsminderungstechniken 166
Abbildung 6 1 Modulkonzept der Testdatenbank TEMITEC 169
Abbildung 6 2 Gestaltungsebenen zur Systementwicklung von
Informationssystemen nach Vetter 171
Abbildungsverzeichnis IX
Seite
Abbildung 6 3 Logisches Datenmodell des Modul I der Testdaten¬
bank TEMITEC 177
Abbildung 6 4 Logisches Datenmodell des Modul II der Testdaten¬
bank TEMITEC 179
Abbildung 6 5 Logisches Datenmodell des Modul III der Testdaten¬
bank TEMITEC 183
Abbildung 6 6 Interaktionstechniken für die Benutzerschnittstelle
von Informationssystemen 194
Abbildung 6 7 Maskenaufbau der TEMITEC Benutzeroberfläche 196
Abbildung 6 8 Modulstruktur der Testdatenbank TEMITEC 197
Abbildung 6 9 Grobstruktur der Benutzeroberfläche des Modul I der
Testdatenbank TEMITEC 198
Abbildung 6 10 Grobstruktur der Benutzeroberfläche des Modul II der
Testdatenbank TEMITEC 199
Abbildung 6 11 Grobstruktur der Benutzeroberfläche des Modul III der
Testdatenbank TEMITEC 200
Abbildung 6 12 Bildschirmmaske zur Auswahl fortschrittlicher Anlagen
in Modul III der Testdatenbank TEMITEC 201
Abbildung 6 13 Hauptmenü zur Beschreibung einer Anlage mit Kompo
nentenauswahlfenster in Modul III der Testdatenbank
TEMITEC 202
Abbildung 6 14 Technikmaske zum Trockensorptionsverfahren in
Modul III der Testdatenbank TEMITEC 203
Abbildung 6 15 Geöffnetes Memo Feld in der Kostenmaske in Modul III
der Testdatenbank TEMITEC 204
Abbildung 6 16 Verfahrensschema eines Trockensorptionsverfahrens in
Modul III der Testdatenbank TEMITEC 205
Abbildung 6 17 Umfrage bei den Testnutzern zur Nutzung der PC Version
von TEMITEC 206
Abbildung 7 1 Hardware und Schnittstellen für die Datenfernüber¬
tragung 215
Abbildung 7 2 Methodische Vorgehensweise bei der Online Recherche 222
Abbildung 7 3 Logisches Schema für eine Online Version des Modul III
der Testdatenbank TEMITEC 225
Abbildung 7 4 Beispiel einer Graphik, die aus der Online Datenbank
PATDPA abgerufen wurde 228
Abbildung 7 5 Mögliche ISDN Dienste mit einem Anschluß 229
Abbildung 8 1 Datenfluß und Datenbankpflegestelle 237
Tabellenverzeichnis X
TABELLENVERZEICHNIS
Seite
Tabelle 3 1 Zusammensetzung des Testnutzerkreises 35
Tabelle 3 2 Typ Merkmale für das Entscheidungsproblem Bewertung
von Emissionsminderungstechniken 37
Tabelle 3 3 Exemplarische Parameter für die Verfahrenscharak¬
terisierung (nach induktiver Vorgehensweise) 39
Tabelle 3 4 Technische und ökonomische Parameter für die
Darstellung der Betriebserfahrungen des Trocken
sorptionsverfahrens 40
Tabelle 3 5 Checkliste zur Identifizierung geeigneter Objekte
für marktfähige Produktinformationsdienste 49
Tabelle 4 1 Spezielle strategische Zielkriterien für die Auswahl
und die Bewertung von Emissionsminderungsverfahren 60
Tabelle 4 2 Technische Kenngrößen von Emissionsminderungs¬
verfahren 68
Tabelle 4 3 Wirtschaftliche Kenngrößen von Emissionsminderungs¬
verfahren 69
Tabelle 4 4 Betriebskenngrößen von Emissionsminderungsverfahren 70
Tabelle 4 5 Betriebserfahrungen mit Emissionsminderungsverfahren 71
Tabelle 4 6 Rahmenparameter für die Auswahl von Emissionsminde¬
rungsverfahren 72
Tabelle 4 7 Mindestkriterienliste von Verfahrenskenngrößen für die
vergleichende Charakterisierung von Emissionsminde¬
rungsverfahren 73
Tabelle 4 8 Schätzung des Bestandes an Feuerungsanlagen im
Geltungsbereich der TA Luft in der Bundesrepublik
Deutschland 78
Tabelle 4 9 Qualitative Bewertung für eine Auswahl von Emissions¬
minderungstechniken im Bereich der TA Luft 81
Tabelle 4 10 Auswahl relevanter Gesetze, Verordnungen und Verwal¬
tungsvorschriften für die Auswahl von Emissionsminde¬
rungstechniken im TA Luft Bereich 82
Tabelle 4 11 Sanierungsstufen der TA Luft für Altanlagen 84
Tabelle 4 12 Emissionsgrenzwerte für Staub, Schwefeldioxid (SO2) und
Stickoxide (NOx) von Feuerungsanlagen im Geltungs¬
bereich der TA Luft 85
Tabelle 4 13 Durchschnittliche Zusammensetzung von deutschen
Steinkohlen 92
Tabelle 4 14 Typische Rauchgaszusammensetzung 94
Tabelle 4 15 Basisdaten für die Ermittlung der Gesamtkosten 99
1
Tabellenverzeichnis XI
Seite
Tabelle 4 16 Annahmen zur Ermittlung der Investitionen und
jährlichen Kosten des SCR Verfahrens 118
Tabelle 5 1 Assoziationstypen zur Beschreibung von Beziehungen
zwischen Entitäten 142
Tabelle 5 2 Definition der Verfahrenskenngrößen 144
Tabelle 5 3 Vergleich der verschiedenen Datenmodelle 158
Tabelle 6 1 Relationen Verfahren/Produkte und
Herstelleradresse 177
Tabelle 6 2 Relationen Allgemeine TP/BE und Spezielle TP/BE
des logischen Schemas von TEMITEC 180
Tabelle 6 3 Relation Branchenliste und Branchennamen des
logischen Schemas von TEMITEC 181
Tabelle 6 4 Relationen Allgemeine TP/BE und Spezielle TP/BE
des logischen Schemas von TEMITEC 185
Tabelle 6 5 Relationen Rauchgaskopfdaten und Rauchgas¬
zusammensetzung des logischen Schemas von TEMITEC. 187
Tabelle 6 6 Relationen Gesamtinvestition und Komponenten der
Investitionen des logischen Schemas von TEMITEC 188
Tabelle 7 1 Merkmale des Telefonnetzes und des DATEX P Netzes 219
Tabelle 7 2 Variable Kosten einer Durchschnittsrecherche bei
der Literatursuche 223
Tabelle 8 1 Bewertung der relevanten Datenquellen für die
Datenbeschaffung der Testdatenbank TEMITEC 234
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