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Teil 2: Entwicklung und Testung von foulingresistenten faseroptischen Fluoreszenzsonden für die Gewässeranalytik

Das Projekt "Teil 2: Entwicklung und Testung von foulingresistenten faseroptischen Fluoreszenzsonden für die Gewässeranalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innovative Optische Meßtechnik GmbH durchgeführt. Mit den im Rahmen des Verbundprojektes entwickelten Antifoulingschichten werden Sensoren der IOM GmbH beschichtet. Zielstellung sind voll funktionsfähige Sensoren mit deutlich verlängerten Standzeiten durch Verhinderung des Bewuchses mit Mikro- und Makroorganismen. Arbeitsplan 1: optisch/spektroskopische Charakterisierung der Schichten auf Probesubstraten aus Quarzglas, Edelstahl und Polymeren. 2. Beschichtung von faseroptischen Sensoren und Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren. 3. Untersuchungen zum Langzeiteinsatz der Sensoren in-vitro und im Feldeinsatz. Die Standzeitverlängerung faseroptischer Sonden zur Erfassung intrinsischer Probefluoreszenzen ermöglicht der IOM GmbH die Eröffnung neuer Marktbereiche für die entwickelte Sensorik. Die Sensoren können von Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Wasserwirtschaft zur on-line-Überwachung stehender und fließender Gewässer, zur Qualitätsüberprüfung von Trink- und Brauchwasser oder zum Monitoring von Klärwerksbecken eingesetzt werden. Insgesamt erwartet der Antragsteller eine Steigerung des Umsatzvolumens um jährlich 1 Mio DM.

SOLTREC II: Quarzglas-Fenster für Hochtemperatur-Druckreceiver in Solarturmkraftwerken

Das Projekt "SOLTREC II: Quarzglas-Fenster für Hochtemperatur-Druckreceiver in Solarturmkraftwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG durchgeführt. In diesem Projekt sollen Hochtemperatur-Druckfenster aus Quarzglas für Solarturmkraftwerke der nächsten Generation entwickelt werden. Bisherige Solartürme arbeiten bei Absorbertemperaturen von 400-600 C. Zur Steigerung des Wirkungsgrades sollen diese Temperaturen auf 1000 C erhöht werden, womit nur noch Quarzglas in Frage kommt. Da diese Fenster zukünftig in Stückzahlen von ca. 200 pro Turm benötigt werden, soll hierfür ein innovatives Herstellverfahren entwickelt werden, welches großserientauglich ist und gleichzeitig signifikant höhere Produktqualitäten liefert. Die Quarzglasfenster müssen im Einsatz Belastungen über 10bar für lange Betriebszeiten standhalten; die Druckfestigkeit ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Produktanforderungen. Da diese Eigenschaft für Quarzglas bisher so noch nicht gefordert wurde, muss dafür eigens eine neue Messtechnik entwickelt werden. In einem übergeordneten EUREKA Kooperationsprojekt mit der spanischen Firma Abengoa Solar sollen diese Fenster an deren neuen Solartürmen getestet und eingesetzt werden. Stand der Technik zur Herstellung von Druckfenstern ist ein manueller, vielstufiger Heißprozess. Ziel ist die Entwicklung eines formenbasierten Herstellprozesses, der automatisierbar und damit serientauglich ist. Der Prozess unterteilt sich in die Herstellung einer Vorform und einer nachfolgenden Heiß- und Kaltnachbearbeitung. Für eine Druckzertifizierung soll eine Druckprüfvorrichtung aufgebaut werden.

Anti-Reflex-Schicht für transparente Hochtemperatur Receiver-Abdeckungen - ARTRANS

Das Projekt "Anti-Reflex-Schicht für transparente Hochtemperatur Receiver-Abdeckungen - ARTRANS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF) durchgeführt. Eine mögliche Anwendung zur hocheffizienten Nutzung der Solarstrahlung mittels Turmkraftwerke beinhaltet den Einsatz einer solaren Mikroturbine in Kombination mit einer abwärmebetriebenen Kälteanlage. Derzeit werden dafür metallische Hohlraum - Rohrreceiver für Auslasstemperaturen bis 900 Grad Celsius entwickelt (siehe das Projekt 'FUTUR'). Während der Entwicklungsarbeiten hat sich herausgestellt, dass die Wärmeabstrahlungen des Receivers durch eine den Hohlraum abschließende transparente Abdeckung (z.B. einer Quarzglasscheibe) deutlich reduziert und damit dessen Effizienz maßgeblich erhöht werden kann. Voraussetzung für diesen Effizienzgewinn ist jedoch eine temperaturstabile Breitbandentspiegelung. Schwerpunkt des Projektes ARTRANS ist daher die Entwicklung dieser Entspiegelung. In Betracht kommt eine poröse SiO2 - Schicht, welche durch ein Tauchverfahren aufgebracht werden kann. Auf dieser Basis soll ein Prototyp der Abdeckung hergestellt sowie deren Haltbarkeit und Einfluss auf die Bruchfestigkeit analysiert werden. Das Produkt wird anschließend im Rahmen eines europäischen Forschungsprojektes ('SOLHYCO') in Kombination mit dem Rohrreceiver getestet und soll danach bereits kommerziell nutzbar sein. Die hocheffiziente Erzeugung von Strom und Kälte ist besonders attraktiv, da der Bedarf an Kälte mit dem Angebot an Solarstrahlung zeitlich zusammenfällt. Anstatt der Absorptionskältemaschine kann auch eine Dampfturbine zur Erhöhung der Stromausbeute eingesetzt werden. Für Kraftwerke mit dieser Technologie wird z. B. im Mittelmeerraum ein Marktpotenzial von mehreren Hundert Einheiten erwartet.

Teilprojekt: Herstellung von langzeitstabilen Quarzglastiegeln für monokristalline CZ-Solarwafer

Das Projekt "Teilprojekt: Herstellung von langzeitstabilen Quarzglastiegeln für monokristalline CZ-Solarwafer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung langzeitstabiler Quarzglastiegel, welche es durch längere Tiegelstandzeiten erlauben, mehr Kristallmaterial aus einem Quarzglastiegel zu ziehen und so die Kristall- bzw. Waferkosten deutlich absenken. Neben der Erhöhung der Standzeit des Tiegels ist ein weiteres Ziel, durch modifizierte Tiegelmaterialien bzw. Tiegelformen den Eintrag von Sauerstoff aus dem Tiegelmaterial in den Kristall zu verringern. (i) Entwicklung von dotierten Quarzglastiegeln: Dotierungen im Quarzglas können zu signifikant veränderten Eigenschaften des Quarzglases führen. So bewirkt eine geringe Dotierung von z. B. Aluminium eine Erhöhung der Viskosität. In diesem Arbeitspaket werden Tiegel mit verschiedenartig dotierten Quarzglasinnenschichten entwickelt und diese dann bei den Partnern im Cz-Verfahren Langzeitstabilität getestet. Diese Tiegel werden vor und nach dem Kristallziehprozess hinsichtlich ihrer Innenschichten charakterisiert und bewertet. (ii) Entwicklung von Sonderkonstruktionen von Quarzglastiegeln in Hinblick auf geringen Sauerstoffeintrag: Das Ziel dieses Arbeitspaketes ist es, mit neuen Tiegelformen gezielt Konvektionsströmungen zu verändern um Verunreinigungen aus dem Quarztiegel von der Phasengrenze fernzuhalten und damit den Einbau in den Siliziumkristall zu verhindern. Dazu werden verschiedene Sonderkonstruktionen von Quarzglastiegeln entwickelt und erprobt. Mit der Verfügbarkeit einer neuen Czochralski - Technologie, die durch neuartige Tiegelmaterialien und entsprechend angepasste Prozessführungen sehr sauerstoffarme Siliziumkristalle liefert, ist es möglich Mitteldeutschland als führenden Standort der Photovoltaikindustrie langfristig zu sichern. Die mitteldeutsche Photovoltaikindustrie wird im Anschluss an die Laufzeit dieses Projekts einige Jahre technologische Feinarbeit leisten müssen, um alle Entwicklungen und Kostenreduktionspotentiale, die in diesem Vorhaben erzielt und ermittelt werden, in die Produktion umzusetzen.

SOLTREC II: Quarzglas-Fenster für Hochtemperatur-Druckreceiver in Solarturmkraftwerken

Das Projekt "SOLTREC II: Quarzglas-Fenster für Hochtemperatur-Druckreceiver in Solarturmkraftwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Die Wirtschaftlichkeit von Solarthermie-Turmkraftwerken zur Stromerzeugung ist von der Effizienz ihres Solarreceivers abhängig. Mit höheren Betriebstemperaturen und -drücken kann der Wirkungsgrad des Receivers deutlich gesteigert werden. Das hochtransparente und hochtemperaturfeste Material Quarzglas ist optimal als Receiverfenster geeignet. Ein Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen und großserientauglichen Herstellprozesses großer druckbelasteter Receiverfenster aus Quarzglas und deren Zertifizierung als Druckbehälterkomponente. Außerdem wird ein druckloses Quarzglasfenster zum Einsatz an Hochtemperatur- Rohrreceivern entwickelt und die Dauerbeständigkeit von Quarzglas im Hochtemperaturbetrieb unter dem Einfluss von Umweltbedingungen untersucht.

Teilprojekt: Weiterentwicklung der Softwarewerkzeuge und deren Anwendung zur Beschreibung der Czochralski-Kristallzüchtung von Silizium für die Photovoltaik

Das Projekt "Teilprojekt: Weiterentwicklung der Softwarewerkzeuge und deren Anwendung zur Beschreibung der Czochralski-Kristallzüchtung von Silizium für die Photovoltaik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer Technologiezentrum Halbleitermaterialien (THM) durchgeführt. Vorhabensziel In diesem Teilvorhaben ist es das Ziel, die vorhandenen Simulationswerkzeuge zur Beschreibung des Czochralski-Prozesses weiterzuentwickeln und diese einzusetzen, um die Entwicklung langzeitstabiler Quarzglastiegel und die Verbesserung der Wachstums- und Abkühlprozesse in Hinblick auf schnellere Zykluszeiten und dünnere Wafer durch Simulationsrechnungen zu unterstützen. Arbeitsplanung Für die Durchführung der prozessbegleitenden Simulationsrechnungen stehen unterschiedliche, leistungsfähige Softwarewerkzeuge zur Verfügung. Diese werden im Rahmen dieses Teilvorhabens kontinuierlich weiterentwickelt, um während der Projektlaufzeit genauere Aussagen für die Projektpartner zu ermöglichen.

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