Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendung." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kniele GmbH durchgeführt. Im Vorhaben Hydrogen2Hydraulics werden Powerpacks für hydraulische angetriebene mobile und semi-stationäre Bau- und Arbeitsmaschinen entwickelt, die im Interesse der Dekarbonisierung und Emissionsminderung statt Diesel Wasserstoff als Energieträger verwenden. Wasserstoff wird dabei mittels einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie gewandelt, welche dem elektrischen Antrieb einer Hydraulikpumpe dient. Als Output wird Hydraulik-Leistung zur Ankopplung der Arbeitsaggregate erzeugt. Die Hydraulik ist aufgrund der hohen Kraftdichte und Robustheit in diesem Bereich weiterhin unabdingbar. Das System wird als Baukasten ausgelegt, sodass unterschiedliche Leistungsklassen und Bauräume bedient werden können. Im Vorhaben wird das Gesamtsystem mittels Modellbildung und Simulation ausgelegt, ein Prototyp mit einer Leistung von 50 kW aufgebaut und abschließend realitätsnah erprobt. Dieses Teilprojekt fokussiert auf den Test in Kundenanwendungen wie Betonmischanlagen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prototyp-Entwicklung." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klein GmbH durchgeführt. Im Vorhaben Hydrogen2Hydraulics werden Powerpacks für hydraulische angetriebene mobile und semi-stationäre Bau- und Arbeitsmaschinen entwickelt, die im Interesse der Dekarbonisierung und Emissionsminderung statt Diesel Wasserstoff als Energieträger verwenden. Wasserstoff wird dabei mittels einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie gewandelt, welche dem elektrischen Antrieb einer Hydraulikpumpe dient. Als Output wird Hydraulik-Leistung zur Ankopplung der Arbeitsaggregate erzeugt. Die Hydraulik ist aufgrund der hohen Kraftdichte und Robustheit in diesem Bereich weiterhin unabdingbar. Das System wird als Baukasten ausgelegt, sodass unterschiedliche Leistungsklassen und Bauräume bedient werden können. Im Vorhaben wird das Gesamtsystem mittels Modellbildung und Simulation ausgelegt, ein Prototyp mit einer Leistung von 50 kW aufgebaut und abschließend realitätsnah erprobt. Dieses Teilprojekt fokussiert auf die Entwicklung des Prototyps und eines Baukastensystems für modulare Kundenlösungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modellbildung und (Echtzeit-)Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Mechatronischen Maschinenbau, Professur für Baumaschinen durchgeführt. Im Vorhaben Hydrogen2Hydraulics werden Powerpacks für hydraulische angetriebene mobile und semi-stationäre Bau- und Arbeitsmaschinen entwickelt, die im Interesse der Dekarbonisierung und Emissionsminderung statt Diesel Wasserstoff als Energieträger verwenden. Wasserstoff wird dabei mittels einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie gewandelt, welche dem elektrischen Antrieb einer Hydraulikpumpe dient. Als Output wird Hydraulik-Leistung zur Ankopplung der Arbeitsaggregate erzeugt. Die Hydraulik ist aufgrund der hohen Kraftdichte und Robustheit in diesem Bereich weiterhin unabdingbar. Das System wird als Baukasten ausgelegt, sodass unterschiedliche Leistungsklassen und Bauräume bedient werden können. Im Vorhaben wird das Gesamtsystem mittels Modellbildung und Simulation ausgelegt, ein Prototyp mit einer Leistung von 50 kW aufgebaut und abschließend realitätsnah erprobt. Die daraus resultierenden Hauptaufgaben, die durch die TU Dresden im Teilvorhaben 'Modellbildung und (Echtzeit-)Simulation' bearbeitet werden, lauten wie folgt: - Anforderungs- und Schnittstellendefinition. - Erstellung eines domänenübergreifenden Gesamtsimulationsmodells. - modellbasierte Komponentendimensionierung. - Hardware in the Loop-Simulation von echtzeitfähigen Gesamtsystemmodell (Regelstrecke) und Steuergerät (Regler). - Modellvalidierung auf Grundlage von Messdaten. - Erarbeitung eines allgemeingültigen Entwicklungswerkzeugs zur Auslegung universell einsetzbarer Hydraulikeinheiten für mobile Arbeitsmaschinen auf Basis der Brennstoffzellentechnologie.
Das Projekt "Teilvorhaben: Regelung und Steuerung." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gamperl & Hatlapa GmbH Elektrotechnik durchgeführt. Im Vorhaben Hydrogen2Hydraulics werden Powerpacks für hydraulische angetriebene mobile und semistationäre Bau- und Arbeitsmaschinen entwickelt, die im Interesse der Dekarbonisierung und Emissionsminderung statt Diesel Wasserstoff als Energieträger verwenden. Wasserstoff wird dabei mittels einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie gewandelt, welche dem elektrischen Antrieb einer Hydraulikpumpe dient. Als Output wird Hydraulik-Leistung zur Ankopplung der Arbeitsaggregate erzeugt. Die Hydraulik ist aufgrund der hohen Kraftdichte und Robustheit in diesem Bereich weiterhin unabdingbar. Das System wird als Baukasten ausgelegt, sodass unterschiedliche Leistungsklassen und Bauräume bedient werden können. Im Vorhaben wird das Gesamtsystem mittels Modellbildung und Simulation ausgelegt, ein Prototyp mit einer Leistung von 50 kW aufgebaut und abschließend realitätsnah erprobt. Dieses Teilprojekt fokussiert auf die Entwicklung des Regel- und Steuerungssystems.
Das Projekt "Teilprojekt 2 (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik, Fachgebiet Prozessoptimierung durchgeführt. Unter Mitwirkung des israelischen Partners Technion Haifa, der TU Hamburg-Harburg, Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung sowie der assoziierten Partner Hamburg Wasser (Wasserversorger, Endanwender) und bbe moldaenke GmbH (KMU-Industriepartner, Hersteller lichtbasierter Online-Messtechnik) besteht das Vorhaben der TU Ilmenau, Fachgebiet Prozessoptimierung in Folgendem: In das Verbundvorhaben der Schaffung eines Online-Systems zur automatischen Überwachung und Reaktion von Wasserversorgungssystemen (WVSs) auf Veränderungen der Wasserqualität nach messtechnischer Erfassung von biologischen Verunreinigungen und Kontaminationen eingebettet, liegt der Schwerpunkt der TU Ilmenau in der Anwendung optimierungsbasierter Ansätze zur Entscheidungsfindung. Ausgehend von Modellen für WVS, die sowohl die Hydraulik als auch Wasserqualitätsparameter abbilden, werden Modellerweiterungen hinsichtlich des Steuerungsaspekts, der in Betriebsstrategien für Ventile und Pumpen besteht, vorgenommen. Für die Untersuchungen wird ein virtuelles WVS gemeinsam mit dem israelischen Partner aufgestellt und mit dem Wasserversorger abgestimmt. Das Modell wird zur Ermittlung optimaler Offline-Steuerstrategien herangezogen. Dazu muss ein dynamisches gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem formuliert und mit effizienten Algorithmen gelöst werden. Die Auswertung dieser Ergebnisse führt zu online-fähigen Antwortstrategien u.a. durch Anwendung von Heuristiken. Durch Messunsicherheiten und Modellungenauigkeiten macht sich eine Korrektur der Online-Strategie erforderlich, die ein zu entwerfender Regler leistet. Umfangreiche Simulationsszenarios werden im Rahmen der Untersuchungen durchgeführt. Außerdem wird ein vorhandener Labor-Teststand um- und ein Sensor eingebaut. An diesem Teststand wird die Antwortstrategie implementiert, um Rückschlüsse auf ein reales WVS zu ziehen.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Konstruktion/Herstellung der CFK-Behälter und der aus einem Hybridverbund gefügten Nockenwelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Strukturleichtbau (IST), Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung durchgeführt. Das Projekt zielt darauf ab, ein kompaktes und leichtes Hydrauliksystem für Nutzfahrzeuge zu erarbeiten, welches die Funktionen 1) Umwandlung der kinetischen Bewegungsenergie in potenzielle Energie mit Hilfe neu zu erarbeitender hydraulischer Komponenten, 2) Wirkungsgradneutraler Durchtrieb bei Systemabschaltung sowie Antriebsunterstützung des Lkw durch Zuschaltung der im neu geschaffenen hydraulischen System gespeicherten Energie sicherstellt. Im Ergebnis werden Kraftstoffeinsparungen sowie Reduktionen des CO2-Ausstoßes von wenigstens 20 Prozent für Lastkraftwagen im Verteilerverkehr erwartet. Außerdem ermöglicht das neu zu schaffende hydraulische System ein verschleißfreies hydrodynamisches Bremsen, wodurch der Bremsenabrieb deutlich reduziert und in der Folge die Feinstaubbelastung in den Innenstädten als eine Folge des Abriebs der Betriebsbremse signifikant vermindert werden kann. Besonderes Augenmerk wird auf eine einfache Fahrzeugintegration gelegt, um das System als wirtschaftlich sinnvolle Nachrüst- sowie Erstausrüstungslösung verwerten zu können. Der wesentliche Entwicklungsaufwand besteht in der Erarbeitung leichter und kompakter hydraulischer Komponenten für die Mehrquadranten-Hydraulikpumpe sowie den Hochdruck-Energiespeicher. Die Mehrquadranten-Hydraulikpumpe ist für den Einbau zwischen Getriebeausgang und Kardanwelle auszulegen. In diesem Zusammenhang müssen hohe Drehmomente (bis 20.000 Nm) sowie Drehzahlen bis 3.000 U/min abgebildet werden können. Gleichzeitig ist der Bauraum begrenzt, da eine Zwischenrahmenlösung mit geringem Gewicht umzusetzen sein wird. Nicht zuletzt wird ein wirkungsgradneutraler Durchtrieb der abgegebenen Motorleistung bei Abschaltung des zu schaffenden hydraulischen Rekuperationssystems angestrebt. Seitens der Hochdruck-Energiespeicher ist eine konsequente Leichtbaukonstruktion auf CFK-Basis zu erarbeiten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Tribologie und Herstellung ta-C basierter Schichtsysteme mit Superlubricity-Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Das Vorhaben Pegasus II dient dazu, alle Maßnahmen zur Reibungsminderung, die mit Kohlenstoffschichten auf Gleitkomponenten erreichbar sind zu erforschen und für die Anwendung zu erschließen. Im Fokus der Anwendung stehen Komponenten von Verbrennungsmotoren, hydraulischen Antriebs- und Arbeitsmaschinen, Kraftübertragungseinheiten sowie Lager und Dichtungen. Ein wesentlicher Aspekt des Vorhabens basiert auf einem neuartigen Reibungsminderungseffekt, der so genannten Supraschmierung. Dieser Effekt soll weiter intensiv untersucht und schließlich in die Anwendung auf reale tribologische Systeme überführt werden. Die Arbeiten der drei Fraunhofer Institute zielen auf die Optimierung von Kohlenstoffschichten für Bauteile und Komponenten aus Stahl, Kunststoff sowie Elastomeren ab. Parallel sollen atomistische Simulationen das Verständnis der tribologischen Vorgänge erweitern. Die Arbeiten ordnen sich in 7 Teilprojekte ein, mit denen alle Aktivitäten des Gesamtkonsortiums strukturiert und vernetzt sind. Die Arbeiten beginnen mit der Herstellung und Optimierung von Kohlenstoffschichten mittels Laser-Arc-Technologie und Plasmapolymerisation. Die Optimierung wird durch tribometrische und analytische Untersuchungen sowie atomistische Simulationen unterstützt. Die optimierten Schichten werden später in Bauteil- und Prüfstandstests untersucht. Parallel laufen Arbeiten zur Aufskalierung von Beschichtungsanlagentechnik, um eine Industrietauglichkeit der Beschichtungsprozesse zu demonstrieren.
Das Projekt "Entwicklung und Untersuchung eines neuartigen, kombinierten Hydraulik- und Rückkühlaggregates für Werkzeugmaschinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH durchgeführt.
Das Projekt "STEAM - Steigerung der Energieeffizienz in der Arbeitshydraulik mobiler Maschinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen durchgeführt. Sinkende Energieressourcen und damit einhergehend steigende Energiepreise sowie verschärfte Abgasrichtlinien stellen Baumaschinenhersteller vor die Herausforderung, die Energieeffizienz ihrer angebotenen Produkte in den Fokus zu nehmen. Hierzu gibt es eine Vielzahl von Einzelanstrengungen der am Markt agierenden Firmen, aber es fehlt ein Ansatz, der Grundlagenerkenntnisse aufbereitet und ganzheitlich analysiert. Das Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen der Rheinisch- Westfälischen Technischen Hochschule Aachen wird mit dem Projekt 'Steigerung der Energieeffizienz in der Arbeitshydraulik mobiler Maschinen (STEAM)' erstmalig eine ganzheitliche und systematische Betrachtung der Energieeffizienzsteigerung der Arbeitshydraulik von mobilen Maschinen durchführen. Dabei werden der gesamte Antriebsstrang von der Verbrennungskraftmaschine bis zur eigentlichen Arbeitshydraulik ausgewertet und die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt. STEAM belastet die Verbrennungskraftmaschine unabhängig vom Arbeitszyklus mit dem gleichen Lastmoment bei gleichbleibender Drehzahl, so dass diese stets im optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Hierdurch lässt sich nicht nur der Kraftstoffverbrauch sondern auch die Abgasemissionen reduzieren. Um den Konstantdruck energieeffizient an den Lastdruck der einzelnen Verbraucher anpassen zu können, wird eine zweite Konstantdruckleitung (Zwischendruckleitung) verwendet. Die hierdurch insgesamt drei zur Verfügung stehenden Druckleitungen können flexibel auf Kolbenboden- und Stangenseite des Zylinders verschaltet werden. Durch die neun möglichen Verschaltungen wird die abzudrosselnde Energie minimal gehalten. STEAM ist zudem in der Lage aufgrund seiner Hoch- und Mitteldruckleitung, die potentielle Energie des Auslegers und die kinetische Bremsenergie des Drehwerks zurückzugewinnen. Hierzu wird die Energie in die Druckleitungen zurückgespeist und kann in die angeschlossenen Druckspeichern zwischengespeichert werden. Alternativ kann sie direkt für andere an den Druckleitungen angeschlossenen Verbrauchern genutzt werden. Entsprechend muss der Verbrennungsmotor bzw. die Hydraulikpumpe diesen zurückgewonnenen Energieanteil nicht zur Verfügung stellen, was zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt. STEAM nutzt einfache und effiziente Komponenten, wie beispielsweise Konstantpumpen, die aufgrund der Druckspeicher an den Konstantdruckleitungen nicht auf Eckleistung ausgelegt werden müssen. Dies führt dazu, dass die Komponenten im Zusammenspiel mit der konstanten Belastung der VKM im Volllastbereich betrieben werden, was zu einer maximal möglichen Energieeffizienz der Einzelkomponenten führt. Ziel des durch das BMBF im Rahmen des VIP-Programms geförderten Projekts ist die Validierung des STEAM-Systems anhand einer realen Baumaschine. Dieser Demonstrator (Bagger) soll die praktische Funktionsfähigkeit beweisen und im Erfolgsfall der industriellen Forschung und Entwicklung neue Impulse geben.
Das Projekt "Demonstrating a highly-efficient and cost-effective energy conversion technology for waste heat recovery (Heat2Energy)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von THERMOLECTRIC Industrial Solutions GmbH durchgeführt.
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| Förderprogramm | 38 |
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