Das Projekt "Direkt-Abscheidung von Magnesiumdiborid Supraleitern für neuartige Windturbinen - Teilvorhaben: Probenherstellung und -Charakterisierung, Prozessoptimierung, Bewertung für technische Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Für eine wirtschaftliche Erzeugung von Energie aus Windkraft, vor allem offshore, ist eine weitere Steigerung der Leistung pro Turbine wünschenswert. Aus logistischen Gründen erfordert dies eine Steigerung der Leistungsdichte des Generators. Diese kann mit supraleitenden Spulen im Rotor erreicht werden. Wegen des hohen Supraleiterbedarfs pro Anlage, ist dafür jedoch eine deutlich günstigere Herstellmethode für supraleitende Drähte und Bänder erforderlich. Im Projekt soll die Aerosolbeschichtungsmethode als neuartige, skalierbare und kostengünstige Herstellmethode auf das vielversprechende Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewandt werden. In Vergleich zu anderen Supraleitern ist Magnesiumdiborid leichter, einfacher prozessierbar und die Ausgangsmaterialien sind kostengünstig. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Demonstration eines effizienten Herstellprozesses, der grundsätzlich eine reproduzierbare und wirtschaftliche Fertigung großer Leiterlängen in industriellem Maßstab ermöglicht.
Das Projekt "DIrekt-Abscheidung von MAgnesiumdiborid Supraleitern für Neuartige WindTurbinen (DIAMANT): Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Aerosol abgeschiedenen MgB2-Dickschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Physik durchgeführt. Hauptziel des KIT Teilprojektes ist es die von Projektpartnern realisierten MgB2 Schichtstrukturen strukturell und chemisch zu analysieren, sowie mittels magnetooptischer Kerr Mikroskopie eine supraleitende Konnektivitätsanalyse zum Verständnis des stromtragenden Verhaltens durchzuführen. Daneben begleitet das KIT den Optimierungsprozess der MgB2 Ausgangspulvers durch Bestimmung der Phasenzusammensetzung von kommerziellen oder selbst hergestellten MgB2 Pulver, sowie durch die Herstellung und Charakterisierung von mechanisch legierte Testpulverproben. Die Projektbeiträge des KIT fokussieren sich mit der Pulvercharakterisierung und -entwicklung, sowie der strukturellen, chemischen und supraleitenden Konnektivitätsanalyse von Aerosol abgeschiedenen MgB2-Schichten auf die Arbeitspakete 1 und 5. Im Arbeitspaket 1 - wird KIT MgB2 Pulver insbesondere hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und des Fremdphasengehaltes charakterisieren und die supraleitenden Eigenschaften anhand von heißgepressten Testkörpern bestimmen, sowie die beteiligten Industriepartner bei der Etablierung eines Syntheseverfahrens für größere Pulverchargen (1kg) unterstützen. Ab dem 2. Projektjahr werden sich die Arbeiten des KIT im Rahmen des AP5 auf die strukturelle, chemische und supraleitende Konnektivitätsanalyse von Aerosol kaltabgeschiedenen Schichtstrukturen der Projektpartner konzentrieren.
Das Projekt "Direkt-Abscheidung von Magnesiumdiborid Supraleitern für neuartige Windturbinen - Teilvorhaben: Entwicklung von Equipment zur Aerosolerzeugung und Klassierung von Partikelgrößen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Palas GmbH Partikel- und Lasermesstechnik durchgeführt. Die Verfügbarkeit kompakter Generatoren mit supraleitenden Rotorwicklungen ist eine wesentliche Voraussetzung zur zukünftigen Realisierung kostengünstiger Windkraftanlagen. Um die hierfür benötigten erheblichen Supraleitermengen preiswert herstellen zu können, wird im beantragten Vorhaben das neuartige Verfahren der Aerosol-basierten Kaltabscheidung auf das vielversprechende Hochtemperatur-Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewendet. Palas zielt darauf ab, das Ausgangspulver als Aerosol mit der gewünschten Partikelverteilung zur Verfügung zu stellen und im weiteren Verlauf des Vorhabens auch größere Mengen bis 500 g/h dispergieren zu können. Die Aerosolerzeugung soll unter atmosphärischen Bedingungen sowie kontinuierlich und mit konstanter Konzentration ablaufen. Palas wird einen Dosierer entwickeln und aufbauen, um Magnesiumdiborid-Partikel zu dispergieren und in einen Aerosolstrom zu überführen. Da die erzeugten Partikel die Bildung des Supraleiters und damit letztlich dessen Leitfähigkeit beeinflussen, ist es wichtig, die Größe der Partikel zu charakterisieren und auf ein gewünschtes Maß zu klassieren. Dazu wird Palas einen virtuellen Impaktor aufbauen. Das Partikelgrößenspektrum wird mit einem Partikeldetektor (SMPS) charakterisiert. Schließlich ist die entwickelte Prozesskette zur Bereitstellung größerer Aerosolvolumenströme für die Aerosol-basierte Kaltabscheidung hochzuskalieren.
Das Projekt "Aerosol-Abscheidung: Grundlagenuntersuchungen, Schichtqualität, Abscheideeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Angewandte Naturwissenschaften Fakultät, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien durchgeführt. Die Verfügbarkeit kompakter Generatoren mit supraleitenden Rotorwicklungen ist eine wesentliche Voraussetzung zur zukünftigen Realisierung kostengünstiger Windkraftanlagen. Um die hierfür benötigten erheblichen Supraleitermengen preiswert herstellen zu können, wird im beantragten Vorhaben das neuartige Verfahren der Aerosol-basierten Kaltabscheidung auf das vielversprechende Hochtemperatur-Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewendet. Die Beiträge der Universität Bayreuth liegen vor allem auf dem Gebiet der Aerosol-basierten Kaltabscheidung. Es werden vorwiegend Grundlagenuntersuchungen an Magnesiumdiborid-Filmen zur Schichtausbildung und zu den Abscheidebedingungen auf unterschiedlichen Substraten durchgeführt. Weiterhin wird zusammen mit den Projektpartnern am Konzept zur Verbesserung von Schichtqualität und Abscheideeffizienz gearbeitet. Konkret sollen Magnesiumdiborid-Pulver hergestellt und auf ihre Eignung für den Prozess qualifiziert werden. Außerdem sollen Grundlagenuntersuchungen hinsichtlich der Aerosolerzeugung und den Beschichtungsparametern, sowie ein zielführender Prozessablauf bezüglich der Herstellung von Funktionsschichten durchgeführt werden. Darüber hinaus soll am Design und der Herstellung des Demonstrators in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern mitgearbeitet und der Beschichtungsprozess in Bezug auf die Abscheide-Effizienz und das Pulver-Recycling optimiert werden.
