Das Projekt "Teilvorhaben: Forschung und Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Fachbereich Energie, Gebäude, Umwelt durchgeführt. Enapter ist Technologieführer bei der Anion-Exchange-Membrane (AEM) Elektrolyse. Die AEM-Technologie vereint die Vorteile der Proton-Exchange-Membran (PEM) und alkalischen Elektrolyse. Die AEM Technologie bietet durch den Einsatz preiswerterer Komponenten ein hohes Kostensenkungspotenzial von über 75 % der Stackkosten. Gleichzeitig erlaubt die AEM-Technologie eine höhere Leistungsdichte, so dass diese Faktoren den Weg zu Wasserstoffkosten von unter 2 Euro/kg und damit zukünftig einer kosteneffizienten Alternative zu fossilen Energieträger ermöglichen. Gegenstand des Projekts 'HY-Core' ist die Entwicklung, das Design und der Bau des ersten AEM-Elektrolyseurs der Megawattklasse, der AEM Multicore. Der Prozess der großskaligen Elektrolyseurentwicklung wird durch die FH Münster in den Prozessschritten begleitet und u.a. durch den Aufbau eines Application-Labs unterstützt. Damit werden Testräume für grüne Wasserstoffsystemtechnologien und Erprobungsmöglichkeiten der Entwicklungsschritte des AEM Multicores errichtet und geschaffen. Neben den konkreten Entwicklungsüberprüfungen in der Wasserstoffproduktion besteht hier auch die Möglichkeit, die Versuchsanlagen in die Ausbildung der Studierenden zu integrieren und damit eine zukunftsgerichtete Ausbildung von Fachkräften in der Region ermöglichen. Die AEM Elektrolyse ist ein innovatives und vielversprechendes aber noch nicht vollständig zu Ende erforschtes Verfahren. Es gibt Verbesserungspotentiale, vor allem in den Bereichen der Membran, der MEA, der Größenskalierung sowie hinsichtlich der Lebensdauer, Stromdichte und Kosten. Im Rahmen des HY-Core Projekts soll das innovative Potential der AEM-Technologie weiter gehoben werden um Wasserstoff als sauberen Energieträger zum Durchbruch zu verhelfen. Insbesondere sollen im Verbundvorhaben einige der technischen Hürden, die eine massenhafte Skalierung in der Leistungsklasse und Größe derzeit noch verhindern, abgebaut werden.
Das Projekt "Ozeanbodenseismologie und Tektonik in der Ligurischen See (LOBSTER)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 4 Dynamik des Ozeanbodens: Marine Geodynamik durchgeführt. Das Ziel des hier vorgeschlagenen LOBSTER Projektes im Rahmen des SPP 4D-MB umfasst zum einen den Einsatz eines deutsch-französischen Netzwerkes von Ozeanbodenseismometern (OBS) in der Ligurischen See als marine Komponente des seismischen Netzwerkes von AlpArray und zum anderen die Bereitstellung von korrigierten und prozessierten marinen seismologischen Daten, die kompatibel mit den Landdaten sind. AlpArray ist eine europäische Initiative mit dem Ziel, ein enges Netzwerk an Breitbandstationen im alpinen Orogen einzusetzen, um Untergrundstrukturen in hoher Auflösung abzubilden. Die marine Komponente von AlpArray und SPP 4D-MB umfasst den Einsatz von 33 Breitbandstationen aus Frankreich und Deutschland in der Ligurischen See. Der Einsatz der deutschen Stationen wird hier beantragt. Dahingehend haben die französischen Kollegen für 2017 Schiffszeit zum Ausbringen der Stationen sichern können, während in Deutschland zeitgleich ein Antrag auf Schiffszeit auf FS Merian/Meteor eingereicht und für 18 Tage Anfang 2018 bewilligt wurde. Damit können die Schiffszeiten für das Ausbringen und Bergen der Stationen zwischen den beiden Nationen geteilt werden. Die OBS-Daten sind essentiell für die Identifikation von Untergrundstrukturen im Übergang der westlichen Alpen zum Apennin und für unser Verständnis der dreidimensionalen Geometrie des tektonischen Systems. OBS-Geräte unterscheiden sind grundsätzlich von Landstationen aufgrund ihres maritimen Einsatzbereiches und somit gilt gleiches auch für die registrierten Daten. Die Hauptaufgabe im Rahmen von LOBSTER wird es daher sein, eine Kompatibilität zwischen den marinen Daten und den Landdaten herzustellen. Die kombinierte Analyse der beiden Datensätze im Rahmen von SPP 4D-MB setzt eine zeitnahe Korrektur und Bereitstellung des marinen Datensatzes voraus, so dass beide Datensätze zusammengeführt werden können. Die dafür notwendigen Bearbeitungsschritte sollen im Zeitraum zwischen den Ausfahrten aufgesetzt und vorbereitet werden. Um Kompatibilität zu erreichen, ist zunächst eine Zeitkorrektur notwendig. Ohne Verbindung zur Außenwelt ist eine Synchronisation z.B. mit GPS erst nach der Bergung möglich. Bis dahin entstandene Zeitfehler können durch Kreuzkorrelation des seismischen Umgebungsrauschens (ambient noise) behoben werden. Da OBS autark abgesetzt werden, ist ihre Orientierung am Meeresboden zunächst nicht bekannt und muss z.B. aus Messungen von Airgun-Schüssen ermittelt werden. Als letzten Bearbeitungsschritt im Projekt sehen wir eine Charakterisierung des Spektralverhaltens der OBS mit Hilfe von Wahrscheinlichkeitsdichte-Verteilungen der spektralen Leistungsdichte vor, um Aussagen über die Entstehung und Ausbreitung des seismischen Umgebungsrauschens in der Ligurischen See treffen zu können.
Das Projekt "Errichtung einer hocheffizienten Holzvergasungsanlage (Heatpipe-Reformer) und dessen Einbindung am Standort der Biomassehof Achental GmbH & Co. KG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Agnion Technologies GmbH durchgeführt. Die agnion Operating GmbH & Co. KG wurde im Juni 2010 als Projektgesellschaft gegründet, um die mit dem Vorhaben geplante Holzvergasungsanlage zu betreiben. Am Standort des Biomassehofes Achental in Grassau (Bayern) wird eine hocheffiziente Holzvergasungsanlage mit der neuartigen Heatpipe-Reformer Technologie errichtet. Heatpipes sind hocheffiziente Wärmeübertrager mit großer Leistungsdichte. Der Heatpipe-Reformer ermöglicht es, holzartige Biomasse in ein heizwertreiches Synthesegas umzuwandeln. Dazu wird die Wärme aus der Wirbelschichtbrennkammer durch Heatpipes in den Wirbelschichtreformer gleitet. Dort erfolgt die Reaktion der Biomasse mit Wasserdampf zu Synthesegas. Das Synthesegas wird als Brennstoff in einem eigens für dieses Vorhaben entwickelten Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt. Die erzeugte Wärme wird in das Wärmeversorgungsnetz vor Ort, der erzeugte Strom in das nationale Netz eingespeist. Im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Stromerzeugung können mit dem Vorhaben jährlich 1.500 t CO2-Emissonen und 600.000 t Heizöl eingespart werden. Die geplante Anlage zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Effizienz der Brennstoffausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen zur Verbrennung holzartiger Produkte aus. Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich nicht nur bei der Errichtung neuer, vor allem dezentraler Anlagen in Städten und Gemeinden, sondern auch beim Ersatz bestehender Anlagen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Realisierung und Bau des AEM-Multicore" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enapter GmbH durchgeführt. Enapter ist Technologieführer bei der Anion-Exchange-Membrane (AEM) Elektrolyse. Die AEM-Technologie vereint die Vorteile der Proton-Exchange-Membran (PEM) und alkalischen Elektrolyse. Die AEM Technologie bietet durch den Einsatz preiswerterer Komponenten ein hohes Kostensenkungspotenzial von über 75 % der Stackkosten. Gleichzeitig erlaubt die AEM-Technologie eine höhere Leistungsdichte, so dass diese Faktoren den Weg zu Wasserstoffkosten von unter 2 Euro/kg und damit zukünftig einer kosteneffizienten Alternative zu fossilen Energieträger ermöglichen. Gegenstand des Projekts 'HY-Core' ist die Entwicklung, das Design und der Bau des ersten AEM-Elektrolyseurs der Megawattklasse, der AEM Multicore. Der Prozess der großskaligen Elektrolyseurentwicklung wird durch die FH Münster in den Prozessschritten begleitet und u.a. durch den Aufbau eines Application-Labs unterstützt. Damit werden Testräume für grüne Wasserstoffsystemtechnologien und Erprobungsmöglichkeiten der Entwicklungsschritte des AEM Multicores errichtet und geschaffen. Neben den konkreten Entwicklungsüberprüfungen in der Wasserstoffproduktion besteht hier auch die Möglichkeit, die Versuchsanlagen in die Ausbildung der Studierenden zu integrieren und damit eine zukunftsgerichtete Ausbildung von Fachkräften in der Region ermöglichen. Die AEM Elektrolyse ist ein innovatives und vielversprechendes aber noch nicht vollständig zu Ende erforschtes Verfahren. Es gibt Verbesserungspotentiale, vor allem in den Bereichen der Membran, der MEA, der Größenskalierung sowie hinsichtlich der Lebensdauer, Stromdichte und Kosten. Im Rahmen des HY-Core Projekts soll das innovative Potential der AEM-Technologie weiter gehoben werden um Wasserstoff als sauberen Energieträger zum Durchbruch zu verhelfen. Insbesondere sollen im Verbundvorhaben einige der technischen Hürden, die eine massenhafte Skalierung in der Leistungsklasse und Größe derzeit noch verhindern, abgebaut werden.
Das Projekt "Hybrid-Batterie-Systeme 4.0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Skeleton Technologies GmbH durchgeführt. Die nachhaltige europäische Batteriezellproduktion erfordert unter anderem die Entwicklung hybrider Energiespeicher (Hybrid-Batterie-Systeme, HBS), welche die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien (hohe Energiedichte) mit den Vorteilen von Ultrakondensatoren (hohe Leistungsdichte, lange Lebensdauer) vereinen. Somit sind HBS wirksamer und langlebiger als Batterien und weisen damit eine deutlich höhere ökologische wie ökonomische Nachhaltigkeit auf. Um das Anwendungsfeld von HBS aufzuweiten, müssen die Kosten für Ultrakondensatoren sinken. Zu diesem Zweck muss die Automatisierung und Standardisierung der Produktion von Ultrakondensatoren vorangetrieben werden. Das Projekt sieht vor, Industrie 4.0 Innovationen in der einzigen europäischen Produktionsstätte von industriellen Ultrakondensatoren zu implementieren, die Effizienz in der Produktion zu erhöhen und somit die Kosten deutlich zu senken. Diese Innovationen ermöglichen die Entwicklung und Produktion von kosteneffizienten HBS und verringern somit den Ressourcenbedarf für klassische Lithium-Ionen Batterien durch den Einsatz einer einzigartigen Schlüsseltechnologie. Gegenwärtig ist die Montage von Ultrakondensatoren nur in Teilen automatisiert und enthält somit viele arbeitsintensive und fehleranfällige manuelle Schritte. Für Ultrakondensator Zellen wird daher ein neuartiges Zelldesign benötigt, welches moderne Produktionsprozesse berücksichtigt. Gleichzeitig ist der Umbau von Produktionsstrecken aufwändig und mit hohen Entwicklungs- und Investitionskosten verbunden, da nicht nur Produktionsprozesse, sondern auch das Produkt selbst für eine automatisierte Produktion optimiert werden. Diese Problematik soll im vorliegenden Projekt durch den Einsatz von Industrie 4.0 Innovationen wie einer smarten inline Qualitätskontrolle in einer vollautomatisierten Produktionsstrecke gelöst. Gleichzeitig optimiert machine learning Prozesse, sodass der Wechsel zwischen Produkten auf einer Strecke mit minimalem Aufwand umsetzbar ist.
Das Projekt "BHKW-Wärmespeicher mit makrogekapselter PCM-Schüttung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Blockheizkraftwerke (BHKW) eignen sich besonders für dezentrale Strom- und Wärmekonzepte und bilden eine effiziente Regelenergiequelle für virtuelle Kraftwerke. Es ist daher notwendig, die Erzeugung von Strom und Wärme durch geeignete Speichersysteme im Tageslastgang weitestgehend zu entkoppeln. Latentwärmespeicher (LWS) ermöglichen im Vergleich zu Wasserspeicher höhere Speicherdichten, kommen aber aufgrund hoher Kosten bislang kaum zum Einsatz. Für kompakte Systemlösungen aus Klein-BHKW und Speicher wären jedoch höhere Speicherdichten jedoch wünschenswert. Zielstellung des Projektes ist daher die Untersuchung von Makroverkapselungen für Latentspeichermedien (PCM) auf der Basis von Beutelverpackungen, mit denen die Speicherkosten reduziert werden können. Durch eine modulare Bauweise des Speichers wird zudem eine Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Stromrichter mit hoher Leistungsdichte - Systemerprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy SE & Co. KG durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben von Nordex werden schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche bearbeitet: Erforschung von Netzdrosseln für hohe Schaltfrequenzen Entwicklung eines Stromrichters mit hoher Leistungsdichte durch kleine Netzdrosseln Erprobung des Stromrichters im Gesamtsystem der Windenergieanlage.
Das Projekt "Teilvorhaben: Leistungshalbleiterinnovationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben von Infineon erfolgt die Erforschung eines geeigneten Moduls mit Siliziumkarbid Leistungstransistoren, dass den extrem hohen Anforderungen an Lastwechselfestigkeit und Robustheit unter aggressiven Last- und Umgebungsbedingungen, wie sie für Windenergieanlagen typisch sind, gerecht werden soll. Dazu werden verschiedene risikoreiche Lösungsansätze auf Chip- und Modulebene konzipiert, realisiert und getestet. In Zusammenarbeit mit den Partnern erfolgt eine Optimierung und Demonstration der Leistungsfähigkeit der Muster in verschiedenen Projektdemonstratoren.
Das Projekt "Einblicke in die Dotierungsmechanismen von Polymerelektrolyt / redoxaktiven organischen Radikal Polymer lamellaren Verbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-12: Helmholtz-Institut Münster (HI MS) Ionenleiter für Energiespeicher durchgeführt. Organische Radikalbatterien sind aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte besonders vielversprechend. Aus grundlegende Sicht müssen eine günstige Ladungstransferkinetik und ein schneller Ladungstransport gleichzeitig ermöglicht werden. Darüber hinaus erfordert die Ladungsspeicherung eine aliovalente Dotierung, um die Ladungsneutralität zu gewährleisten. Die zugrunde liegenden Mechanismen auf atomarer Ebene sind jedoch nicht gut verstanden. Dies gilt insbesondere für die 'trockenen' Gel- oder 'festen' Polymer-MehrschichtElektrolyte, die aufgrund ihrer hohen elektrochemischen Stabilität derzeit die bevorzugten Materialien sind. In einem systematischen Ansatz wird eine Familie von Mehrschichtpolymersystemen vorbereitet und in Bezug auf PolyTEMPO, ein etabliertes Redoxpolymersystem für Flüssigelektrolyte, untersucht. Die Modellsysteme bestehen aus einer Lithium-Metall-Anode, einer hochlithiumionenleitenden Polymerelektrolytschicht und gemischt leitenden Polymerverbunden, einschließlich Elektronenleiter, Redox-Polymer und einem hoch anionenleitenden Polymer. Der Syntheseteil umfasst die Herstellung und Verarbeitung der Polymermaterialien zu lamellaren Verbundwerkstoffen sowie eine umfassende elektrochemische Charakterisierung.Details der Radikal-Transfermechanismen und der auftretenden Ionenspezies werden anhand von c.w. und gepulsten EPR-Methoden aufgeklärt, wobei spektrale Merkmale von reinen und zyklischen Materialien (post-mortem) verglichen und bestimmt werden, einschließlich der Anwendung von PELDOR/DEER zur Aufklärung der Abstände und wahrscheinlichen Verteilungen der beim Zellbetrieb gebildeten Radikalspezies, trotz schwieriger hoher lokaler Radikalkonzentrationen. Wenn möglich, soll mittels ENDOR / HYSCORE die radikalen Arten mit den Materialien weiter charakterisiert werden. In-operando EPR wird an ausgewählten Proben durchgeführt, um die Entwicklung der radikalen Spezies anhand ihres Fingerabdrucksignals zu verfolgen und Einblicke in molekulare Details der Ladungsübertragungsprozesse zu geben. Weitere Einblicke in die mechanistischen Details des elektronischen und ionischen Ladungstransports werden durch die rechnerische Modellierung relevanter Prozesse vom elementaren Elektronentransfer bis zum Ionentransport über die Grenzflächen innerhalb des Schichtverbundes ermöglicht. Ab initio-Methoden werden zur Charakterisierung der elektronischen Eigenschaften der redoxaktiven Polymere eingesetzt, während die weitreichenden Ionentransport- und Dotierungsmechanismen der organischen Kathode auf der Grundlage klassischer molekulardynamischer Simulationen entschlüsselt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass all diese Bemühungen neben einem tieferen grundlegenden Verständnis als Leitfaden für die Identifizierung vielversprechender redoxaktiver Materialien und die Gestaltung von Grenzflächen innerhalb der Mehrschichtstrukturen dienen werden, um so die zukünftige Entwicklung leistungsfähiger fester organischer Elektrolyte zu fördern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Innovative und leistungsstarke Power Stacks für den Einsatz in der Windenergieanwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Hoffmann GmbH durchgeführt. In diesem Teilvorhaben wird der Fokus der Betrachtungen besonders auf den Leistungsteil des Umrichters gelegt, der sogenannte Power Stack. Neben den theoretischen Vorbetrachtungen zu dem mechanischen und elektrischen Entwurf eines Siliziumkarbid basierten Power Stacks mit erhöhter Leistungsdichte sollen insbesondere verschiedene Subkomponenten des Power Stacks genauer betrachtet werden. Wichtige Subkomponenten des Power Stacks sind die Gate-Treiber Schaltungen, die Zwischenkreiskondensatoren, die Verschienungs- und Verplattungstechnik sowie die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper. Die theoretischen Betrachtungen werden durch erste Design- und Prototypenentwürfe ergänzt und vertieft. Die Vorbetrachtungen werden mit einem 3D-CAD Entwurf des Power Stacks abgeschlossen, welcher dann im weiteren Verlauf des Projektes in den Aufbau eines Prototypen umgesetzt wird. Der Prototyp Power Stack wird vollständig thermisch und elektrisch charakterisiert, insbesondere auch unter Volllastbedingungen im taktenden Betrieb. Hierzu werden verschiedene bereits bestehende Laborteststände des Ingenieurbüro Hoffmann genutzt. Die Untersuchungen werden dazu verwendet Designreserven und Optimierungspotentiale des Power Stack Designs für Siliziumkarbid Halbleiter auszudecken und das Design entsprechend weiterzuentwickeln.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 506 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 506 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 506 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 500 |
| Englisch | 24 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 241 |
| Webseite | 265 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 227 |
| Lebewesen & Lebensräume | 182 |
| Luft | 298 |
| Mensch & Umwelt | 505 |
| Wasser | 126 |
| Weitere | 506 |