Das Projekt "Schwarzglas für solare Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Freiberg, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik durchgeführt. Die Sonne entwickelt sich zu einem der wichtigsten, technischen Energiequellen in der heutigen Zeit. Dünnschichtsolarzellen erreichen derzeit eine Energieausbeute von ca. 13 Prozent. Eine Möglichkeit der Erhöhung des Wirkungsgrades liegt in der Erhöhung der Prozesstemperaturen bei der Schichtherstellung. Dies ist jedoch aufgrund der zurzeit verwendeten Substratgläser, auf denen die Schicht abgeschieden wird, nicht möglich. Herkömmliches Floatglas für die Photovoltaik besitzt eine Tg-Temperatur von 560 Grad Celsius. Der Einsatz des neuen Schwarzglases ermöglicht aufgrund seiner Zusammensetzung und der damit im Zusammenhang stehenden höheren Tg-Temperatur höhere Prozesstemperaturen. Somit sind höhere solare Ausbeuten erreichbar. Da das Schwarzglas aus Schlacken, die bei metallurgischen Prozessen anfallen, produziert werden kann, sind seine Herstellungskosten im Vergleich zu einem Glas ähnlicher Zusammensetzung aus konventionellen Rohstoffen gering. Das Projekt berücksichtigt den Umweltaspekt zum einen durch die Verwertung von Reststoffen und zum anderen durch die Ausnutzung der umweltfreundlichsten Energiequelle, der Sonne. 1. Labortechnische Schmelzen von Schwarzglas und Untersuchung der Eigenschaften; 2. Optimierung der Zusammensetzung für den Einsatz als Trägerglas für die Photovoltaik; 3. Verbesserung der Eigenschaften durch nachträgliche Behandlungen; 4. Technologische Untersuchung zur Flachglasproduktion aus Schwarzglas.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Freiberg, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik durchgeführt. Ausgangspunkt für das Forschungsvorhaben war die Herstellung von 2020 Antikglasscheiben für den Dresdner Zwinger, bei denen 650 Scheiben aufgrund der schlechten Qualität Ausschuss waren. Da bei diesen historischen Gläsern nicht nur die Optik stimmen muss, sondern auch bauphysikalische Eigenschaften durch Beschichtungen erzeugt werden müssen, sind besonders hohe Oberflächenqualitäten nötig. Ziel des Projektes TURA-Glas ist die Herstellung von qualitativ hochwertigen Antikglasscheiben. Eine an der TU-Freiberg entwickelte Oberflächenveredelungstechnologie für Gläser ist in der Lage die chemischen, optischen und mechanischen Eigenschaften so zu verbessern, dass die Fensterscheiben für historische Gebäude langlebiger und dünner gestaltet werden können. Hierzu ist die Überführung der Laborergebnisse in den industriellen Maßstab notwendig, was in diesem Projekt erreicht werden soll. Die Ergebnisse werden anschließend auf andere Bereiche der Glasherstellung, wie die Herstellung von gebogenen Gläsern. Durch die angestrebte Entwicklung wird der Ausschuss minimiert, die Langlebigkeit der Gläser erhöht und die Möglichkeit eröffnet, bei gleichen mechanischen Belastungen dünnere Gläser einzusetzen. Dies spart Rohstoffe und wertvolle Energie, die zum Schmelzen von Glas benötigt wird. Der Arbeitsplan ist in insgesamt 15 Arbeitspakete gegliedert, die ausführlich im Antrag beschrieben sind.
Das Projekt "Teilprojekt: Friedrich-Schiller-Universität Jena (3T-Glass)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Otto Schott-Institut für Materialforschung durchgeführt. Im Projekt 3T-Glass wird eine neuartige Technologie zur chemischen Verfestigung von Flachglas entwickelt. Dieses Verfahren der dritten Generation wird einen weltweiten Einfluss auf die Energie- und Kosteneffizienz des Herstellungsprozesses von Flachglas nehmen sowie neue Maßstäbe hinsichtlich mechanischer Festigkeit und optischer Funktionalität setzen. Das Forschungs- und Entwicklungsvorhaben des Verbundes zielt auf eine innovative, neuartige Technologie um die Nachteile der Zusammensetzungsabhängigkeit des chemischen Festigungsprozesses und damit das Verbiegen von sehr dünnen Glasscheiben zu vermeiden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Freiberg, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung einer Anlage, die in der Lage ist, dünne Flachglasglasscheiben für Photovoltaik-Module im Durchlaufverfahren vorzuspannen. Es wird eine Größe der Scheiben von 1200x500x2 mm angestrebt. Dabei wird alternativ zu den herkömmlichen Vorspannverfahren die Kontaktkühlung die wegweisende Technologie sein. Arbeitsziele sind die Eingrenzung des technologischen und prozessorientierten Parameterfeldes, die Definition von Schnittstellen bezüglich vor- und nachgelagerter Prozessschritte sowie die Entwicklung und der Einsatz von Transporttechnologien alternativ zum Rollentransport. Aus wissenschaftlicher Sicht müssen Materialien gefunden, untersucht und geprüft werden, die sich in Hinsicht auf die Anwendung und ihre Randbedingungen für den Einsatz im Transport eignen. Weiterhin ist es Ziel, die Kontaktkühlung mit einer chemischen Veredelung der Glasoberflächen zu kombinieren. Laboruntersuchungen zur Kombination dieser beiden Veredelungsarten stellen die Grundlage für die technologische Umsetzung dar. Die TU Freiberg sieht einen Großteil ihrer Aufgaben in der Entwicklung der grundlegenden Technologien für die kontinuierliche Kontaktkühlung (Konditionierung, Transport, Kühlung, chemische Veredelung, Kombination von chemischer Veredelung und thermischem Vorspannen, Umgang mit Glasbruch, Schnittstellenproblematik). Basierend auf diesen Grundlagen wird ein Prototyp durch die Projektpartner gebaut und an dem Rollenofen in der TU Freiberg getestet.
Das Projekt "Minderung der Stickstoffoxidemissionen von querbeheizten Glasschmelzwannen mit regenerativer Luftvorwaermung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Osram München GmbH durchgeführt. Die Minderung der NOx-Emissionen auf 0,5 g/m3 bei querbeheizten Glasschmelzwannen erfolgt in mehreren Schritten. Zunaechst wird die an U-Flammenwannen bereits erprobte Technik der Luftstufung auf eine Querbrennerwanne uebertragen. Da bei diesen Schmelzwannen ein Zugriff auf die Ofenseite nicht moeglich ist, wird die vorgewaermte Luft aus den Regeneratoren entnommen und ueber eine hochtemperaturbestaendige Strahlpumpe dem Ofenbereich zugefuehrt. Hierdurch wird eine innere Rezirkulation erzeugt, die den Effekt der Luftstufung unterstuetzt. Durch den Ausbrand des unterstoechiometrischen Betriebes der Flamme im Oberofen wird die Temperatur an den Flammwurzeln gesenkt und mit einer NOx-Minderung von 30 Prozent gerechnet. Eine weitere Reduzierung des NOx-Gehaltes der Abgase erfolgt in einem einzuegigen Regenerator mittels nichtkatalytischer Reduktion mit Ammoniak. Sofern mit den o.a. Massnahmen ein Dauerbetrieb der Wanne unter 0,5 g NOx/m3 nicht moeglich oder der Ammoniakschlupf zu hoch sein sollte, ist der Einsatz eines Plattenkatalysators vorgesehen. Mit diesen Massnahmen wird demonstriert, dass bei Hohl- und Flachglaswannen sowie bei Spezialglaswannen die relativ hohen Emissionen durch primaere und sekundaere Massnahmen erheblich gesenkt werden koennen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ICOM automation GmbH durchgeführt. ICOM Automation GmbH ist innerhalb der Projektrealisierung für die Entwicklung der zentralen Steuerung, die Datenhaltung sowie wesentliche Teile der Bedienerinteraktion zuständig. Kern des rechnerbasierten Steuerungssystems der Anlage ist eine komplexe relationale Datenbank, in der alle relevanten Informationen indiziert abgelegt sind. Diese Datenbank ist speziell für die angestrebte Anwendung zu strukturieren, es soll dabei vor allem möglich sein, die Historie des Prozesses über mehrere Fertigungszyklen verfügbar zu halten und rechentechnisch schnell vergleichenden Betrachtungen zu unterziehen; dies mit dem Ziel, anhand von Zustandszyklen die Vorgehensweise beim Glasvorspannprozess zu optimieren. Unser Arbeitsplan beinhaltet zunächst eine Feinplanung der Automatisierungslösung, die Auswahl und gfs. Erprobung geeigneter Algorithmen, dann die Strukturierung der gewählten Basisdatenbank und die Programmentwicklung von Modulen für alle Steuervorgänge. Darüber hinaus ist ein intuitiv bedienbares Interaktionssystem zu entwickeln. Bzgl. der Softwareentwicklung bevorzugen wir ein 3-Schichtenmodell aus Datenhaltung, Verarbeitung und Präsentation (heute übliche Vorgehensweise). Als Software-Werkzeug wird die Sprache C-Sharp im dot.net-Framework eingesetzt. Als Datenbank soll Firebird-SQL genutzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SCHINDLER Handhabetechnik GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung einer Anlage, mit der es möglich ist, dünne Flachglasscheiben für Photovoltaik-Module im Durchlaufverfahren vorzuspannen. Es wird eine Größe der Scheiben von 1200 x 500 x 2 mm angestrebt. Die Herausforderung besteht nun darin, die Glasscheiben erstmals mittels Kontaktkühlung im kontinuierlichen Prozess abzukühlen. Dafür soll eine spezielle Kühlzone/Konditionierungszone integriert werden. Nach der Kontaktkühlung ist sicher zu stellen, dass die vorgespannten Scheiben in den weiteren Fertigungsprozess der Photovoltaik-Module übergeben werden können. Die Dokumentation der entsprechenden Parameter ist von enormer Bedeutung für die Erhöhung der Prozesssicherheit und das Erreichen des Zieles, eine Energieeinsparung der Prozesskette gegenüber den konventionellen Methoden von größer als 80 Prozent zu gewährleisten. Nach der Entwicklung von Technologiekonzepten, deren Spezifikation und der Entwicklung von Anforderungsprofilen erfolgt die Erarbeitung der Material- und verfahrenstechnischen Grundlagen. Anschließend werden Versuchsstände zur Simulation verschiedener Prozesse entwickelt, um Konzeptionen und Varianten der Konditionierungseinheit zu überprüfen und die Auslegung, Dimensionierung und Konstruktion dieser zur Homogenisierung der Temperatur des Glases realisieren zu können. Konstruktion und Bau der Konditionierungseinheit sowie der Durchlaufkontaktkühlung und deren Erprobung an einem industriellen ESG-Ofen sind die abschließenden Arbeitsschritte.
Das Projekt "Herstellung von hocheffizienten, duennen Si-Solarzellen bei erniedrigten Prozesstemperaturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Es wurden sowohl duenne, kristalline Si-Wafer-Solarzellen bei erniedrigten Prozesstemperaturen als auch multikristalline Si-Duennschicht-Solarzellen auf Graphitsubstraten entwickelt und untersucht. Es konnten grossflaechige (175 cm2) Wafersolarzellen aus mono- und auch aus trikristallinem Silizium hergestellt werden, deren Dicke bis auf etwa l00 mym reduziert war. Ihre Wirkungsgrade erreichten ohne AR-Schicht Werte von 11,5-12,5 Prozent. Eine Erniedrigung der Prozesstemperaturen hat wegen der dabei auftretenden Verschlechterung der elektrischen Kenndaten keinen positiven Effekt auf die erwartete Kostenreduzierung. Tri-Si-Staebe sind mechanisch bruchfester und koennen daher mit hoeherer Ausbeute in duennere Wafer zersaegt werden. Mit duennen Schlitzsolarzellen (150 mym dick, 43 cm2 gross) aus tri-Silizium konnte das Konzept der Rueckseitenkontaktsolarzelle realisiert und ein Wirkungsgrad von 14,3 Prozent erreicht werden. Auf Graphitsubstraten abgeschiedene amorphe Si-Schichten konnten mit dem an der TU-HH entwickelten Elektronenstrahl-Rekristallisierungs-Verfahren schnell und effektiv zu grosskoernigen Si-Keimschichten umgewandelt werden. Die darauf mit CVD-Verfahren abgeschiedenen, 20-40 mym duennen, multikristallinen Si-Absorberschichten besassen ebenfalls noch ausgezeichnete kristallographische Eigenschaften. Ihre elektrische Qualitaet dagegen war nicht ausreichend, um daraus Solarzellen mit Wirkungsgraden ueber 3 Prozent herzustellen. Von den realisierten und untersuchten Konzepten hat mittelfristig die Entwicklung duenner Wafersolarzellen aus tri-Silizium das groesste Potential zur weiteren Kostenreduktion.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur experimentellen Quantifizierung der Schadstoff-Quellstärke für Lockermaterial - Teilprojekt 3: Mobilisierung von organischen Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, einen fachlich begruendeten und im Sinne der Bundesbodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV v. 12.7.99) praktisch umsetzbaren Verfahrensvorschlag zur experimentellen Quantifizierung der Quellstaerke schwach belasteter Feststoffe hinsichtlich organischer Schadstoffe zu erarbeiten. Der methodische Ansatz beruht auf einfachen Laborsaeulenversuchen zur Herstellung waessriger Eluate in Anlehnung an DIN V 19736. Durch Variation der Versuchsrandbedingungen Fliessgeschwindigkeit, Temperatur und DOC werden die Abhaengigkeiten der Eluierbarkeit ausgewaehlter Schadstoffe von diesen Einflussgroessen untersucht. Fuer signifikante Einfluesse werden Korrekturfaktoren ermittelt, die die Umrechnung der im Labor unter standardisierten Bedingungen gewonnenen Quellstaerke auf die tatsaechliche Quellstaerke am Standort der Verwendnung ermoeglichen sollen. Mit Hilfe der Bestimmung von Feststoffgehalten relevanter Schadstoffe (Schadstoff-Screening) an einer Auswahl potentiell belasteter Feststoffe, z.B. Bodenaushub und Baustoffrecyclingmaterial, werden geeignete Materialien fuer die Verfahrensentwicklung ausgewaehlt.
Das Projekt "Hochtemperaturabsorber fuer den Automobilbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AKsys GmbH durchgeführt. Projektziel ist die Entwicklung unbrennbarer, schall- und waermeisolierender Alumosilikatschaeume zu einem hochtemperaturbestaendigen Absorberwerkstoff im Automobilbau. Im Wettbewerb mit dem traditionellen Werkstoff Basaltsteinwolle werden Gewichtsreduzierungen um ca. 30 Prozent bei Absorberbauteilen erwartet. Gravierende oekologische Vorteile sind Unbrennbarkeit, geringer Energieaufwand fuer die Verarbeitung und die Moeglichkeit der Wiederverwendung. Damit werden bei zumindest gleicher Werkstofffunktionalitaet Emission und Energieverbrauch im Strassenverkehr und beim Automobilbau gesenkt. Die Technologiefaehigkeit optimierter Schaumsysteme wird nachgewiesen durch die Entwicklung verfahrenstechnischer Schritte zur produktionsmaessigen Verarbeitung, die Herstellung von Absorbern sowie deren Integration in Fahrzeuge. Absorptionswirkung und Belastbarkeit sind beim Betrieb des Systems Fahrzeug zu ermitteln. Geplant ist die zuegige Markteinfuehrung. Die anspruchsvollen Materialeigenschaften und zu erwartende Preisvorteile bei Massenfertigung lassen ein weiteres breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Verkehr, Bau, Hausgeraete und Industrieanlagen erwarten.
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