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Teilprojekt TGA

Das Projekt "Teilprojekt TGA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik durchgeführt. Der nicht synchrone Lastgang von Energienachfrage und -angebot macht Energiespeichersysteme erforderlich. Insbesondere bei den regenerativen Energien oder der gekoppelten Energieerzeugung sind Energiespeicher unabdingbar, da hier die Freiheitsgrade bei der Energieerzeugung noch stärker eingeschränkt sind. Aber auch die Energieverteilung bietet noch Potentiale zur Effizienzsteigerung. Emulsionen aus Wasser/Paraffin als Kälte-/ Wärmeträger und als Speichermedium für Versorgungssysteme können als Alternative zu Wasser eingesetzt werden, wobei sie im Vergleich zu Wasser eine deutlich höhere Energiedichte besitzen. Die höhere Energiedichte der Emulsionen basiert auf dem Phasenwechsel des Paraffins in einem vorgegeben Temperaturbereich. Im Gegensatz zu Wasser kann mit den Emulsionen nicht nur die sensible Wärme über eine Temperaturspreizung, sondern auch die latente Wärme des Phasenwechsels genutzt werden. Die Ergebnisse werden national und international publiziert. Das E.ON ERC wird die Daten allen Versorgern zugänglich machen.

Innotreib

Das Projekt "Innotreib" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 durchgeführt. Das Flugverkehrsaufkommen wird in den nächsten 20 Jahren weiter deutlich wachsen. Verbunden damit werden auch die entsprechenden Umweltauswirkungen zunehmen, wenn keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden. Deshalb hat die IATA bereits vor Jahren beschlossen, dass die Luftfahrtbranche ab 2020 nur noch klimaneutral wachsen will, da der Ausstoß an Klimagasen und damit der Beitrag zum Klimaschutz als eines der wichtigsten Umweltschutzziele gesehen wird. Ein derartiges klimaneutrales Wachstum wird nur möglich sein, wenn alle technischen Optionen, das Fliegen energieeffizienter zu machen, umfassend ausgenutzt werden. Dies wird aber aller Voraussicht nach nicht ausreichen. Deshalb ist der Einsatz alternativer Kraftstoffe - und das sind im Wesentlichen flüssige Biokraftstoffe - eine der maßgeblichen Optionen, da infolge der langen Entwicklungs- und Nutzungszeiten von Verkehrsflugzeugen einerseits und der hohen Energiedichte des heute genutzten Flugkraftstoffs (d.h. des Kerosins) andererseits auch zukünftig der ausschließliche Einsatz von Kerosin sehr wahrscheinlich ist. Die Herstellung eines Biokraftstoffs, der die Kerosinspezifikationen sicher einhalten kann, ist technisch heute möglich. Dies ist aber nur mit einer eingeschränkten Biomassebasis, mit einem erheblichen technischen Aufwand und damit hohen Kosten verbunden. Deshalb ist es das Ziel dieses Projektes, zu untersuchen, wo die Möglichkeiten und Grenzen sind, Biokraftstoffe zu erzeugen, die nicht in allen Kenngrößen vollumfänglich die Kerosinspez. erfüllen (sog. near drop-in Kraftstoffe). Damit soll untersucht werden, inwieweit die heute eingesetzten Flugzeugturbinen sicher mit Kraftstoffen betrieben werden können, deren Eigenschaften von denen des Kerosins leicht abweichen. Ausgehend davon wird analysiert, inwieweit dies bei der Bereitstellung der Biokraftstoffe Vorteile haben kann. Das TP trägt zu diesem Ziel mit der Entwicklung einer Analyse- und Bewertungsmethodik für heute existierende und zukünftig mögliche Verfahren der Treibstoffherstellung aus Biomasse bei. Dabei werden auch die Produktion und das globale Potenzial der notwendigen organischen Rohstoffe für die entsprechenden Verfahren in die Analysen und die Bewertung einbezogen. Mit einer solchen umfassenden Analyse und Bewertung aktuell bereits verfügbarer sowie zukünftig möglicher Produktionsverfahren werden innovative Konzepte zur Herstellung alternativen Kraftstoffs für den Luftverkehr erstellt. Die Auslegung der jeweiligen Prozesse und Verfahrensschritte wird im Rahmen eines iterativen Vorgehens in enger Abstimmung mit den anderen Projektpartnern durchgeführt. Ziel ist es dabei, die Verfahren so auszulegen, dass mit Blick auf die gewünschte Treibstoffzusammensetzung möglichst vorteilhafte Verfahren identifiziert werden können. Die Optimierung erfolgt dabei anhand technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien und ermöglicht eine ganzheitliche Bewertung, die am Ende die Auswahl der vielversprechendsten Option erlaubt.

BCT - Battery Cell Technology

Das Projekt "BCT - Battery Cell Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saueressig Flexo GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projekts ist es Hürden für eine Zellproduktion in Deutschland abzubauen. Dafür müssen Produktionskosten gesenkt und die Energiedichte der Batteriezellen erhöht werden. In diesem Teilvorhaben werden neue technische Designs entwickelt um möglichst den hohen Qualitätsansprüchen zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien gerecht zu werden. Die vorliegenden Materialien können in einem rotativen Flexodruck-Prozess appliziert werden. Für diese technische Applikationen müssen homogene Schichtdicken auf Elektrodenmaterial auftragen werden, mittels unterschiedlichen Rasterwalzen und Druckformen. Die benötigte Homogenität der gedruckten Schichten erfordern sehr hohe Volumina und feine Mikrostrukturen auf der Druckform. Durch die Direktlaser-Technologie können feinste Mikrostrukturierung erzeugt werden. Diese Mikrostrukturen können die Volumina erhöhen, um den Ansprüchen gerecht zu werden. Gedruckt wir auf eine Rolle zu Rolle Flexodruck Labormaschine

LiFive

Das Projekt "LiFive" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Continental Temic - Battery Systems durchgeführt. Aus dem Projekt LiFive (Lithium, fünf Volt) sollen Batteriezellen mit einer in praktischen Anwendungen bisher unerreichten elektrischen Spannung von fünf Volt hervor gehen. Zu diesem Zweck werden neuartige Materialien mit besonders hoher Stabilität entwickelt. Durch die im Vergleich zu heutigen Zellen um bis zu 25 Prozent höhere Energiedichte kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich erhöht werden - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur breiten Einführung der Elektromobilität. Aber nicht allein das Ziel Leistungssteigerung steht im Fokus, sondern es soll durch verbesserte elektrischen Eigenschaften und einen einfacheren mechanischen Aufbau der Gesamtsysteme eine deutliche Kostenreduktion erzielt werden.

EXIST-Forschungstransfer: Li-plus

Das Projekt "EXIST-Forschungstransfer: Li-plus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) durchgeführt. Ziel des Projekts Li.plus ist die Entwicklung eines Schnelltesters für Batteriespeicher, der eine schnelle, präzise und einfache Zustandsbestimmung ermöglicht. Der Fokus liegt hierbei auf großen, komplexen und teuren Batteriespeichern, die in der Elektromobilität und zur Speicherung erneuerbarer Energien eingesetzt werden. Um Auskunft über Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Wert der Speicher zu erhalten, sind derzeit zeitaufwendige, komplexe und teure Testverfahren nötig. Das Verfahren von Li.plus ermöglicht hingegen eine schnelle, präzise und einfache Zustandsbestimmung. Hierfür werden zum Patent angemeldete Test- und Auswerteverfahren eingesetzt. Eine vollautomatisierte Messung und Auswertung soll eine einfache Handhabung des Schnelltesters ermöglichen und dem Nutzer alle relevanten Kenngrößen innerhalb von 20 Minuten liefern. Im Rahmen der EXIST-Förderung werden die bestehenden Verfahren für vielzellige Batteriespeicher weiterentwickelt, optimiert und an die variierenden Messbedingungen in der Praxis angepasst. Für den Schnelltester wird ein modulares Hardware-Konzept entwickelt, so dass der Schnelltester einfach an verschiedene Batteriegrößen angepasst werden kann. Für eine universelle Anwendbarkeit werden zunächst verschiedenste Li-Ionen-Batterietypen untersucht und das Schnelltestverfahren gezielt angepasst. Die Auswertealgorithmen werden um eine Selbstlernfähigkeit erweitert, so dass mit zunehmender Anzahl durchgeführter Messungen die Präzision weiter gesteigert werden kann. Die Funktionsmuster und Prototypen des Schnelltesters werden auch unter realen Bedingungen erprobt, um sie gezielt an die Praxisanforderungen anzupassen.

MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann

Das Projekt "MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Die Umsetzung der Energiewende in Deutschland erfordert den Einsatz von Energiespeichern mit hoher Kapazität. Metall-Luftsauerstoff-Batterien (MLB) zeigen dabei ein hohes Potential in Bezug auf die Energiedichten. Zielsetzung des APs ist die Entwicklung von Al-Si-Zn Anoden für Metall-Luft Batterien, die in Verbindung mit Additiven verringerte Korrosion, reduzierte Wasserstoffentwicklung und weniger Verluste bei der Transformation der Anoden in elektrische Energie aufweisen. Eine zentrale wissenschaftliche Fragestellung ist dabei in wie weit elektrochemische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten in den Anoden bestehen. Ein zweites Gebiet für die Forschungsarbeiten ist das Zusammenwirken zwischen Anode und Elektrolyt in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung der Anode und deren Oberflächenmorphologie. Aus den Analysen werden Kombinationen von Anodenlegierung, Elektrolyt und Additiv identifiziert, und damit effizientere MLBs hergestellt und getestet. Ansätze zur Verringerung der Korrosion in Anoden von MLBs werden in vier Arbeitspaketen untersucht. In AP 2.2.1 werden ausgewählte Legierungen im System Al-Si-Zn mit Schmelzverfahren hergestellt, zu Anoden präpariert und deren elektrochemische Eigenschaften und Korrosionsneigung charakterisiert. Aus diesen Basislegierungen werden die für einen Batteriebetrieb mit geringer Korrosion geeigneten Materialien identifiziert. In AP 2.2.2. werden an diesen Legierungen weitere korrosionsmindernde Modifikationen durch Zulegierung weiterer Komponenten oder Beschichtungen vorgenommen. Dabei werden in AP 2.2.3 der Zustand der Grenzflächen zwischen Anode und Elektrolyt sowie die Auswirkungen der Oberflächenmorphologie auf das elektrochemische Verhalten und die Korrosion en-detail analysiert. Parallel zu den Arbeiten an den Anodenlegierungen wird in AP 2.2.4 an der Identifikation von Additiven zum Elektrolyten, die sich für eine Verminderung der Korrosion in den MLBs eignen gearbeitet.

alpha-Laion

Das Projekt "alpha-Laion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Entwicklung von neuen oxydischen Kathodenmaterialien mit hoher Energiedichte und die Entwicklung passender Elektrolyte, die bei den höheren Spannungslagen stabil sind. Die BASF wird entsprechend in dem Projekt auf seinen Vorarbeiten zu den sogenannten Hoch-Energie NCMs aufbauen, die eine um ca. 30Prozent höhere Energiedichte im Vergleich zu anderen bekannten oxydischen Kathodenmaterialien aufweisen, zur Zeit aber wegen des breiten Anforderungsfenster im automobilen Bereich noch nicht einsetzbar sind. Da die Materialien ein erhöhtes Spannungsfenster benötigen, werden parallel Elektrolyte entwickelt, die in diesem Fenster stabil sind. BASF wird die Kathodenmaterialien hinsichtlich deren Eigenschaften optimieren und auf das geforderte Anforderungsprofil hin testen. Im Einzelnen werden Modifikationen bzgl. Zusammensetzung, Oberflächenmorphologie, Teilchengrößen und Verteilung hergestellt und charakterisiert. Parallel erfolgt die Optimierung des Elektrolyten hinsichtlich weiterer und stabilerer Additive.

Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer

Das Projekt "Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Merck KGaA durchgeführt. LiIon-Batterien werden als Schlüsseltechnologie für den Markterfolg von Hybrid- und Elektrofahrzeugen angesehen. Allerdings reicht die Energiedichte in Batterien zum längeren rein-elektrischen Fahren noch nicht aus. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen 5V-Lithium-Ion-Zelle für Plug-In und Elektrofahrzeugen, die keine lebensdauerbedingte Einschränkung der Entladetiefe auf wenige Prozent benötigt und eine höhere Energiedichte aufweist. Beides dient der Reichweitenvergrößerung und Kostenreduktion, die zurzeit den Durchbruch elektrischer Antriebe in Straßenfahrzeugen behindern. Die Merck KGaA übernimmt die Aufgabe der Auswahl und elektrochemische Charakterisierung neuer Elektrolytsysteme. Ziel ist es, hochvoltstabile Elektrolyte zu entwickeln, die kompatibel zum 5V Elektrodenmaterial LiCoPO4 sind und so dazu beitragen, Batterien mit einer deutlich höheren Energiedichte zu realisieren. Merck KGaA will sich als Lieferant für patentgeschützte Elektrolytsysteme für Elektrolyte auf dem Weltmarkt positionieren. Das Ziel ist es, am Wachstumsmarkt für Materialien überproportional zu partizipieren.

MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann

Das Projekt "MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Abteilung Elektrochemie durchgeführt. Seit einigen Jahren stehen Li-Luft und Li-S Batterien im Fokus der Batterieforschung, da sie theoretisch eine wesentlich höhere Energiedichte als Li-Ionen Batterien aufweisen können. Kaum beachtet wurde allerdings die Möglichkeit von Ca-Luft oder auch Mg-Luft Batterien, obwohl auch sie theoretisch eine deutlich höhere Energiedichte als Li-Ionen Batterien aufweisen. In diesem Vorhaben sollen die relevanten grundlegende Reaktionen und mögliche Kombinationen von Ca Anode (und auch Mg Elektrode) mit entsprechenden nichtwässrigen Elektrolyt und Sauerstoffelektrode untersucht werden. Reaktionsmechanismen und auch eventuelle Nebenreaktionen werden mit rotierender Ring-Scheibenelektrode, differentieller elektrochemischer Massenspektrometrie sowie weiteren spektroskopischen und Rastersondenmikroskopie untersucht, um dann die mögliche Realisierbarkeit eines solchen Batterietypen abschätzen zu können. Die Universität Bonn wird sich im Wesentlichen mit dem AP 1 und AP 4 des Gesamtvorhabens beschäftigen. Im AP 1 sind zunächst grundlegende Untersuchungen der Sauerstoffreduktion und -entwicklung in Ca2+ (und zum Vergleich auch Mg2+) -haltigen organischen Elektrolyten vorsehen. Es ist zu klären, welches Reduktionsprodukt entsteht und welche Nebenreaktionen auftreten. Die Nützlichkeit von Redoxmediatoren soll auch für die Anwendung in Mg/O2 oder Ca/O2-Zellen erprobt werden. Im Rahmen von AP 4 werden neue Elektrolyte für die ORR/OER für Mg/O2 und Ca/O2-Systeme und die Magnesium- und Calciumabscheidung von der Universität Bonn untersucht. Für die Calciumabscheidung sollen vor allem einfache, leicht verfügbare Salze verwendet werden. Darüber hinaus soll die Kombination von organischen Lösemitteln, ionischen Flüssigkeiten und ggf. anorganischen Zusätzen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Metallabscheidung untersucht werden.

WING-Zentrum: Batterie - Mobil in Sachsen (BaMoSa)

Das Projekt "WING-Zentrum: Batterie - Mobil in Sachsen (BaMoSa)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel ist der Ausbau des Produktionstechnischen Demonstrationszentrums für Lithium-Ionen-Zellen (DeLIZ) zu einem WING-Zentrum für Batterieforschung Dresden. Das WING-Zentrum soll chemische, materialwissenschaftliche und prozesstechnologische Kernkompetenzen der TU Dresden, der Fraunhofer- und Leibniz-Institute bündeln. Als Ziele sind gestellt: Entwicklung von Co-freien Lithium-Ionen-Zellen mit erhöhter Speicherkapazität, Bau von Demozellen und Modulen, Entwicklung von Lithium-Schwefel-Zellen mit mindestens doppelter Speicherkapazität gegenüber verfügbaren Lithium-Ionen-Zellen, Bau von Demozellen und Modulen, Entwicklung neuer laserbasierter Fertigungsverfahren, Bau einer Demoanlage zur Fertigung von Zellen und Modulen. 2. Arbeitsplanung Die Ziele sollen durch die Einrichtung von drei komplementär aufgestellten Forschergruppen FG erarbeitet werden. Die Forschergruppen werden in zwei Teilprojekten zusammen arbeiten. FG1 und 2 schaffen durch ihre materialwissenschaftlichen, analytischen Schwerpunkte die Grundlagen für neue Batterieentwicklungen. Struktur-Eigenschaft-Beziehungen von Werkstoffen und chemischen Substanzen auf atomarer Ebene werden durch interdisziplinäre Zusammenarbeit grundlegend untersucht und mittels neuer Materialsynthesen in praktische Anwendungen überführt. FG3 ist produktions- und systemtechnisch ausgerüstet. Sie greift Erkenntnisse und Resultate aus FG1 und FG2 auf und setzt diese Technologien entlang der Prozess- und Fertigungskette bis zur fertigen Batteriezelle um.

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