Das Projekt "Teilprojekt: Umsetzung der fluidischen Aufgaben in einem Batterieladegerät für portable Elektronikgeräte auf Basis einer Brennstoffzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bartels Mikrotechnik GmbH durchgeführt. In dem Projekt soll ein nachhaltiges, umweltfreundliches Ladegerät für tragbare elektronische Geräte auf Basis einer Brennstoffzelle entwickelt werden. In einer sogenannten Power-Card wird der Brennstoff, eine Reaktionschemie und ein kleiner Wasservorrat in getrennten Kammern vorgehalten. Dies ist das Verbrauchsmaterial des Systems. Diese Power-Card wird mit dem mehrfach nutzbaren Charger verbunden. In dem Charger befindet sich eine Pumpe, die das Wasser aus der Powercard, über die Chemikalie und dann zurück in die Power-Card zu dem Brennstoff transportiert Für den Wassertransport soll eine kleine piezoangetriebene Mikropumpe genutzt werden. Die Funktion einer solchen Pumpe ist bereits erprobt, für das Vorhaben ist diese jedoch umfangreich anzupassen. Das zweite Arbeitsthema ist die Nutzung von Mikrostrukturen zur gezielten Verteilung des Wassers in dem Brennstoffreservoir. Diese beeinflusst stark die Wärmeerzeugung und Gasproduktion und muss daher kontrolliert werden. Über weitere Mikrokanäle werden die entstehenden Wasserstoffmoleküle aus dem Reaktionsraum herausgeführt. Zu diesen Fluid/Gas Verteil-Strukturen gibt es zwar einige grundsätzliche Erfahrungen. Anwendungen, wie die hier adressierte, sind allerdings völlig neu.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Auswerteelektronik und Signalübertragung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SBU Schirmer + Dr. Berthold Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines auf Messung der Eigenfrequenz des Rotorblattes einer Windkraftanlage (WKA) beruhenden Last- und Schadensmonitorings. Die Schwingungsmessung erfolgt dabei mithilfe von piezoelektrischer PVDF-Folie. Das Sensorsystem ist, aus Sicherheitsgründen und um eine einfache Nachrüstbarkeit zu ermöglichen, vollständig kabellos. Die Sensorkomponenten zur autarken Energieversorgung (Energy Harvesting) und zur Funk-Signalübertragung (Ultra-Low-Power) müssen dafür implementiert und integriert werden. Des Weiteren wird eine Kontrolleinheit für den Empfang, die Auswertung und die Weiterleitung der Sensorsignale entwickelt, welche später in der Gondel der WKA untergebracht wird. Das zweite Projektziel ist die Entwicklung des Integrationsprozesses des Sensors in das Rotorblatt der WKA. Nach dessen Umsetzung werden Prototypen auf verschiedenen Entwicklungsstufen hergestellt und mithilfe von extern aufgebrachten Schwingungen in mechanischen Prüfständen getestet. Zuletzt wird das Gesamtkonzept 'im Feld' an ca. fünf bestehenden WKA getestet. Hierzu wird das Monitoring im Zuge von ohnehin notwendigen Wartungs- oder Reparaturarbeiten in die Rotorblätter der WKA integriert. Diese werden anschließend über einen Zeitraum von mehreren Monaten überwacht, das System also anhand der so erhobenen Messdaten evaluiert. Zunächst erfolgt die Entwicklung des eigentlichen Sensors bei KEmikro bzw. SBU. Die anschließenden Sensortests an Demonstratoren werden federführend von Aeroconcept (Bau der Demonstratoren) und KEmikro (Tests) durchgeführt. Aeroconcept koordiniert des Weiteren die Sensortests 'im Feld'. Der beschriebene, mehrstufige Projektablauf ist, in Verbindung mit den Unwägbarkeiten der Tests 'im Feld' (Wetterbedingungen, Warten auf geeignete Anlagen etc.), der Grund dafür, dass eine Gesamt-Projektlaufzeit von drei Jahren vorgesehen ist. Die festgelegten Meilensteine orientieren sich an den o.g. Projektstufen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Sensorintegration, Prototypenfertigung und Feldtests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AEROCONCEPT Ingenieurgesellschaft für Luftfahrttechnik und Faserverbundtechnologie mbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines auf Messung der Eigenfrequenz des Rotorblattes einer Windkraftanlage (WKA) beruhenden Last- und Schadensmonitorings. Die Schwingungsmessung erfolgt dabei mithilfe von piezoelektrischer PVDF-Folie. Das Sensorsystem ist, aus Sicherheitsgründen und um eine einfache Nachrüstbarkeit zu ermöglichen, vollständig kabellos. Die Sensorkomponenten zur autarken Energieversorgung (Energy Harvesting) und zur Funk-Signalübertragung (Ultra-Low-Power) müssen dafür implementiert und integriert werden. Des Weiteren wird eine Kontrolleinheit für den Empfang, die Auswertung und die Weiterleitung der Sensorsignale entwickelt, welche später in der Gondel der WKA untergebracht wird. Das zweite Projektziel ist die Entwicklung des Integrationsprozesses des Sensors in das Rotorblatt der WKA. Nach dessen Umsetzung werden Prototypen auf verschiedenen Entwicklungsstufen hergestellt und mithilfe von extern aufgebrachten Schwingungen in mechanischen Prüfständen getestet. Zuletzt wird das Gesamtkonzept 'im Feld' an ca. fünf bestehenden WKA getestet. Hierzu wird das Monitoring im Zuge von ohnehin notwendigen Wartungs- oder Reparaturarbeiten in die Rotorblätter der WKA integriert. Diese werden anschließend über einen Zeitraum von mehreren Monaten überwacht, das System also anhand der so erhobenen Messdaten evaluiert. Zunächst erfolgt die Entwicklung des eigentlichen Sensors bei KEmikro bzw. SBU. Die anschließenden Sensortests an Demonstratoren werden federführend von Aeroconcept (Bau der Demonstratoren) und KEmikro (Tests) durchgeführt. Aeroconcept koordiniert des Weiteren die Sensortests 'im Feld'. Der beschriebene, mehrstufige Projektablauf ist, in Verbindung mit den Unwägbarkeiten der Tests 'im Feld' (Wetterbedingungen, Warten auf geeignete Anlagen etc.), der Grund dafür, dass eine Gesamt-Projektlaufzeit von drei Jahren vorgesehen ist. Die festgelegten Meilensteine orientieren sich an den o.g. Projektstufen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Energiewandlermodul" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Vorhabensziel Im Teilvorhaben werden piezoelektrische Generatoren hoher Effizienz erforscht, die elektrische Energie aus Strukturschwingungen bereitstellen. Die Energie soll dabei dauerhaft gewandelt und verlustarm in einem Kondensator gespeichert werden. Auf diese Weise soll der erforderliche Leistungsbedarf des Sensorknotens zuverlässig gedeckt stehen. Arbeitsplanung Die Leistungsvorgaben für die Energieversorgung werden aus dem Systemkonzept abgeleitet. Die Umsetzung erfolgt durch Realisierung eines Energiewandlermoduls, bestehend aus piezoelektrischem Wandler, Entladeschaltung und Energiespeicher. Neben hoher Energieeffizienz werden die Zuverlässigkeitsanforderungen des Anwendungsfalls berücksichtigt. Als Beitrag zu den akustischen Signaturverfahren werden geeignete piezoelektrische Sende- und Empfangswandler für akustische Plattenwellen bewertet und optimiert. Ergebnisverwertung Das IKTS erwartet einen Kompetenzzuwachs auf dem Gebiet der Piezotechnologie. Die energieautarke Versorgung von Sensoren gehört zu den Wachstumssparten des Marktes und wird als Kernkompetenz des IKTS weiter gestärkt. Entwickelte Kundenbeziehungen, Vernetzung unter den Instituten, erweiterte technologische Fähigkeiten, verbessertes Ingenieurwissen und angestrebte Lizenzvergaben begründen eine nachhaltige Verwertbarkeit der Projektergebnisse.