TY - THES

T1 - Quantitative Beurteilung der LIDAR-Technologie zur volumetrischen Stoffstromcharakterisierung von LVP-Material

AU - Schwarzenbacher, Martina

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Einen wichtigen Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft stellt das Recycling von Verpackungsabfällen dar. Schwankende anfallende Mengen sowie heterogene Schüttdichten stellen Abfallbehandlungsanlagen beim Sortieren nach Materialart vor Herausforderungen. Der Neubau moderner Sortieranlagen sowie die Aufrüstung bestehender Anlagen mit umfassender Sensortechnik sollen dazu beitragen Ausbringung und Reinheit zu steigern und Recyclingpotentiale bei Verpackungsabfällen auszuschöpfen. Eine wesentliche Kennzahl zur Auslegung von Sortieranlagen sowie den darin enthaltenen Aggregaten ist der zu erwartende Materialdurchsatz, welcher die Qualität der Sortierung beeinflusst. Die vorliegende Arbeit setzt sich mit den unterschiedlichen Schüttdichten von Leichtverpackungsabfällen (LVP-Material) zu verschiedenen Zeitpunkten des Abfallbehandlungsprozesses auseinander. Eine Möglichkeit zur Erfassung des Materialdurchsatzes stellt die Volumenstrommessung mittels LIDAR-Sensortechnologie dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Potentiale und Grenzen drei verschiedener Sensor-Modelle zu untersuchen und entscheidungsorientiert aufzubereiten. Dafür wird im Rahmen von Technikumsversuchen, bei denen die drei Sensoren über einem Fördergurt das Volumen von LVP-Abfällen und Kunststoff-Flakes messen, der Einfluss von Schütthöhe, Bandbelegung, Licht und Feuchtigkeit auf Richtigkeit und Wiederholgenauigkeit des detektierten Volumens untersucht. Es zeigte sich, dass bei geringer Schütthöhe von 150 mm der Unterschied der Mess-Richtigkeit für die meisten Fraktionen zwischen den verschiedenen Fraktionen größer war als zwischen den verschiedenen Sensoren. Zum Beispiel bestimmten alle drei Sensoren das Volumen für Fraktion PPK um etwa 30% über und für Fraktion PP unter. Bei 550 mm Schütthöhe zeigte sich das Gegenteil, die Ergebnisse eines Sensors wichen für die meisten Fraktionen um 10 – 20 % vom gemessenen Volumen der beiden anderen Sensoren ab, während ansonsten für alle Fraktionen etwa gleich viel Volumen detektiert wurde. Bei 300 mm Schütthöhe detektierten alle drei Sensoren für etwa die Hälfte der Probenfraktionen weniger als +/- 10 % Abweichung zum Wahren Volumen. Die Abweichung der restlichen Fraktionen variierte zum Großteil zwischen +/- 20 %. Auch ein Einfluss der Probenfeuchtigkeit auf die Messergebnisse konnte gezeigt werden, alle drei Sensoren detektierten 2 – 10 % weniger Volumen bei Materialfeuchtigkeit. In Zukunft sollen die gewonnen Erkenntnisse genutzt werden, um geeignete Korrelationsfaktoren zwischen detektiertem und Wahrem Volumen zu finden und die Volumenstromdaten aus großtechnischen Versuchen, welche mit zwei der drei Sensor-Modell akquiriert wurden mit bekannten Produktmengen abzugleichen.

AB - Einen wichtigen Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft stellt das Recycling von Verpackungsabfällen dar. Schwankende anfallende Mengen sowie heterogene Schüttdichten stellen Abfallbehandlungsanlagen beim Sortieren nach Materialart vor Herausforderungen. Der Neubau moderner Sortieranlagen sowie die Aufrüstung bestehender Anlagen mit umfassender Sensortechnik sollen dazu beitragen Ausbringung und Reinheit zu steigern und Recyclingpotentiale bei Verpackungsabfällen auszuschöpfen. Eine wesentliche Kennzahl zur Auslegung von Sortieranlagen sowie den darin enthaltenen Aggregaten ist der zu erwartende Materialdurchsatz, welcher die Qualität der Sortierung beeinflusst. Die vorliegende Arbeit setzt sich mit den unterschiedlichen Schüttdichten von Leichtverpackungsabfällen (LVP-Material) zu verschiedenen Zeitpunkten des Abfallbehandlungsprozesses auseinander. Eine Möglichkeit zur Erfassung des Materialdurchsatzes stellt die Volumenstrommessung mittels LIDAR-Sensortechnologie dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Potentiale und Grenzen drei verschiedener Sensor-Modelle zu untersuchen und entscheidungsorientiert aufzubereiten. Dafür wird im Rahmen von Technikumsversuchen, bei denen die drei Sensoren über einem Fördergurt das Volumen von LVP-Abfällen und Kunststoff-Flakes messen, der Einfluss von Schütthöhe, Bandbelegung, Licht und Feuchtigkeit auf Richtigkeit und Wiederholgenauigkeit des detektierten Volumens untersucht. Es zeigte sich, dass bei geringer Schütthöhe von 150 mm der Unterschied der Mess-Richtigkeit für die meisten Fraktionen zwischen den verschiedenen Fraktionen größer war als zwischen den verschiedenen Sensoren. Zum Beispiel bestimmten alle drei Sensoren das Volumen für Fraktion PPK um etwa 30% über und für Fraktion PP unter. Bei 550 mm Schütthöhe zeigte sich das Gegenteil, die Ergebnisse eines Sensors wichen für die meisten Fraktionen um 10 – 20 % vom gemessenen Volumen der beiden anderen Sensoren ab, während ansonsten für alle Fraktionen etwa gleich viel Volumen detektiert wurde. Bei 300 mm Schütthöhe detektierten alle drei Sensoren für etwa die Hälfte der Probenfraktionen weniger als +/- 10 % Abweichung zum Wahren Volumen. Die Abweichung der restlichen Fraktionen variierte zum Großteil zwischen +/- 20 %. Auch ein Einfluss der Probenfeuchtigkeit auf die Messergebnisse konnte gezeigt werden, alle drei Sensoren detektierten 2 – 10 % weniger Volumen bei Materialfeuchtigkeit. In Zukunft sollen die gewonnen Erkenntnisse genutzt werden, um geeignete Korrelationsfaktoren zwischen detektiertem und Wahrem Volumen zu finden und die Volumenstromdaten aus großtechnischen Versuchen, welche mit zwei der drei Sensor-Modell akquiriert wurden mit bekannten Produktmengen abzugleichen.

KW - Leichtverpackungsabfall

KW - Sortieranlage

KW - Volumenstrommessung

KW - Sensortechnologie

KW - LIDAR-Sensor

KW - Schüttdichten

KW - Lightweight packaging waste

KW - Volume flow measurement

KW - sorting plants

KW - LIDAR-Sensor

KW - bulk density

M3 - Masterarbeit

ER -