Das Projekt "KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern^KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern^KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern^KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern, KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH.Im vorliegenden Projekt sollen dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspez. Membranfläche entwickelt und zur nachhaltigen Aufbereitung von Bergbauabwässern mittels Nanofiltration und Membrandestillation erprobt werden. Keramische Membranen zeichnen sich durch eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität aus und sind deshalb polymeren Membranen bezgl. ihrer Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit überlegen. Nachteile bestehen in Bezug auf die Herstellungskosten, die in einem hohen manuellen Anteil in der Fertigung und hohen Energiekosten durch die Sinterung begründet sind. Ein wichtiges Thema im Bereich der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung ist die Entsalzung bzw. Salzaufkonzentrierung, welches im vorliegenden Projekt am Beispiel von Bergbauwässern genauer betrachtet werden soll. Dabei treten Abwasserströme mit sehr unterschiedlichen Salzkonzentrationen auf. In Spülwässern liegen die Konzentrationen im Bereich von kleiner 1g/l und können voraussichtlich mittels Nanofiltration aufbereitet werden. Im Bereich mittlerer Konzentrationen von 1-50g/l soll untersucht werden, ob mittels Nanofiltration eine Fraktionierung der Salze möglich ist und KCl bzw. MgSO4 als Wertstoff aus dem Abwasser gewonnen werden kann. Im Bereich hoher Salzkonzentrationen von größer 50g/l, wie sie als Laugen aus Salzhalden austreten, soll Membrandestillation mit neuartigen dünnwandigen, hydrophoben Mikrofiltrationsmembranen eingesetzt werden. Zusätzlich sollen Flowback-Wässer mit keramischen Membranen gereinigt werden, die auf Grund ihrer Restölgehalte den Einsatz von Polymermembranen unmöglich machen. Die Filtration von Bergbauwässern ist in Bezug auf Trübstoffe und Scaling mit hohem Risiko für Abrasion und Modulverblockung verbunden, weshalb der Einsatz keramischer Membranen sinnvoll ist. Gleichzeitig handelt es sich um hohe Volumenströme, so dass große Membranflächen zum Einsatz kommen und preiswerte Membranen mit hoher volumenspezifischer Membranfläche benötigt werden. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb keramische Membranen aus Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (Al2O3) in Form von Waben und Hohlfaserbündeln mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration entwickelt werden. Die Verwendung poröser keramischer Waben und Hohlfaserbündel reduziert den manuellen Handlingsaufwand und damit die Herstellungskosten erheblich. Jedoch stellen die engen, dünnwandigen, großvolumigen Bauteile und die Verwendung in der Querstrom-Filtration und Membrandestillation hohe werkstoffl. Herausforderungen in Bezug auf das Design, die Extrusion, die defektfreie Beschichtung mit NF-Membranen und die gezielte Einstellung der Benetzbarkeit (hydrophobe und hydrophile Oberfläche). Im Verbund arbeiten 8 Partner über die gesamte Wertschöpfungskette von der Membranentwicklung, über die Membranherstellung, die Verfahrensentwicklung, den Anlagenbau bis hin zur Anwendung zusammen.
Das Projekt "MAX-Phasenkomposite: Eine neue Werkstoffklasse für hochtemperaturbelastete Bauteile" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren.
Das Projekt "SiC-basierte modulare Leistungselektronik für ausfallsichere Antriebstechnik - SiCmodul, Teilvorhaben: Neuartige niederinduktive 1200 V SiC-Powermodule mit Hochtemperatur-Treibern in Leiterplatten-Embeddingtechnik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Schweizer Electronic AG.Forschungsziele von SiCmodul sind Einsatz und Befähigung neuartiger Aufbau- und Verbindungstechnologien (AVT) zur Realisierung eines hochintegrierten, universellen Halbbrücken-Bausteins für leistungselektronische Anwendungen mit schnellschaltenden SiC-Halbleitern. Die Integration von Leistungsschaltern, Snubber-Kondensator und Treiberschaltung in einem Embedded-SiC-Modul ermöglicht einerseits durch Modularisierbarkeit den Einsatz in verschiedenen Applikationen und Leistungsklassen, andererseits die Nutzung der Vorteile von SiC-Halbleitern. Hierzu zählen der Einsatz in Hochtemperatur-Applikationen bei Temperaturen Tj bis 200 Grad Celsius, sowie die Maximierung der Leistungsdichte mittels schneller Schaltvorgänge durch eine Kommutierungsinduktivität kleiner als 4 nH. Der Hauptfokus von Schweizer liegt auf dem Kernstück des Projekts SiCmodul, welches das 1200 V SiC Embedding Leistungsmodul mit Halbbrücken-Funktionalität darstellt. Zu dessen Realisierung werden auf Leadframes gefügte Siliziumcarbid-Halbleiter in hochtemperatur-geeignete, organische Substrate durch Leiterplattenprozesse integriert/embedded und die Leadframes beidseitig galvanische in Mikro Via-Technologie kontaktiert. Zusätzlich sollen ebenfalls passive Bauelemente, Sicherheitssensorik und Gatetreiber in den Modulen integriert werden.
Das Projekt "SiC-basierte modulare Leistungselektronik für ausfallsichere Antriebstechnik - SiCmodul, Teilvorhaben: Hochzuverlässige SiC basierte motorintegrierte Leistungselektronik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Robert Bosch GmbH.Die Robert Bosch GmbH wird im Rahmen des Projekts SiCmodul die Entwicklung hochtemperaturstabiler (bis 200°C) und hocheffizienter SiC Leistungsmodule unterstützen und den Fügeprozess für SiC Chips weiterentwickeln. Diese neue Modulaufbautechnologie für SiC wird mittels geeigneter Testvehikel hinsichtlich elektrischer Performance und Robustheit qualifiziert. Als finaler Demonstrator wird eine 800V Asynchronmaschine für die Elektronikintegration in das Maschinengehäuse modifiziert und auf dem Motorprüfstand getestet. Die entwickelte SiC Leistungsmodultechnologie wird parallel auf Modulebene elektrisch charakterisiert.
Das Projekt "Ide3AL: 'Innovationen für dynamische, energie-effiziente elektrische Antriebe mit neuartiger Leistungselektronik in der Industrie & Fertigung', Teilvorhaben: Innovative, verlustarme Sinusfilter" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Block Transformatoren-Elektronik GmbH.Ziel des Forschungsprojektes Ide3AL ist es, die Verluste im Antriebssystem gegenüber marktetablierten, geregelten Antriebssystemen um durchschnittlich 15% zu senken. Der Einsatz schnellschaltender, verlustarmer SiC-Leistungshalbleiter in Verbindung mit integrierter Filtertechnologie soll zu einer deutlichen Reduktion von Eigen- und Zusatzverlusten führen, die konventionelle Umrichter nach dem Stand der Technik verursachen. Im Teilvorhaben werden folgende Punkte bearbeitet: 1. Auslegung und Realisierung des Sinusfilters; 2. Kern- und Materialauswahl für Wickelgüter; 3. Fertigung der Wickelgüter.
Das Projekt "SiC-basierte modulare Leistungselektronik für ausfallsichere Antriebstechnik - SiCmodul, Teilvorhaben: Modulare Hochtemperatur SiC Power Elektronik für ausfallsichere Leistungssteuerung der Antriebstechnik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration.Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM arbeitet an vier Arbeitspaketen im Vorhaben. Der Schwerpunkt der Aktivitäten liegt in der Entwicklung eines niederinduktiven Aufbaus für Schaltzellen mittels Embedding zur effizienten Nutzung schnellschaltender SiC-Leistungshalbleiter, der Erforschung eines Verfahrens zur Erzeugung dicker Cu-Metallisierungen auf den Kontaktflächen vereinzelter Leistungshalbleiter, der Optimierung der Embedding-Technologie mittels Niedertemperatur- / Niederdruck-Ag-Sintern und galvanischer Oberseitenkontaktierung, der Entwicklung eines fertigungstauglichen Verfahrens im Vergleich zum Embedding mittels doppelseitiger Cu-Kontaktierung sowie einer Untersuchung des thermischen Verhaltens im Vergleich zu anderen Embedding-Verfahren und der Untersuchung sowie Optimierung einer modularen Verbindungstechnik zwischen den Komponenten von Leistungsmodulen mittels einer kombinierten Sinter- / Laminier-Technologie. Mit den Kenntnissen zu Methoden und Technologien in der Aufbau- und Verbindungstechnik von mikroelektronischen und mikrosystematischen Bauteilen unterstützt IZM die Verbundpartner bei ihren Arbeiten.
Das Projekt "SiC-MSBat: Mittelspannungsumrichter mit Hochvolt-SiC-Leistungsmodulen für Großspeicher und systemdienliche Verteilnetze, Teilvorhaben: Fraunhofer ISE" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.Entwicklung eines leistungselektronischen Umrichters mit 250 kW mit SiC-Halbleitern zur Anbindung einer Hochleistungs-/energiebatterie an das Verteilnetz. Für die Entwicklung werden Vorserienmuster von 3,3-kV-SiC-MOSFETs genutzt. Mit diesen Bauelementen sollen SiC-Leistungsmodule zu 150 - 300 A entwickelt werden. Erst die Entwicklung von niederinduktiven HV-SiC-Halbleitermodulen schafft die Grundlage für die Entwicklung von Mittelspannungsumrichtern hoher Leistung. In einem 3,3-kV-Netz ergeben sich hierbei Umrichterleistungen von 250 - 1.000 kVA. Über die Mittelspannungsebene wird der Hochleistungsspeicher eingebunden, der dann in das 110-kV-Netz gekoppelt wird. Hochleistungsspeicher ermöglichen den kurzzeitigen Inselbetrieb von Industrieanlagen und sichern somit kostenkritische Produktionsprozesse bei Netzausfällen. Weiter ermöglichen mehrere Hochleistungsspeicher im Verbund des 110-kV-Netzes den Wiederaufbau des Netzes und das Anfahren von Kraftwerken. Damit können Hochleistungsspeicher neben den klassischen Pumpspeicherseen eine weitere strategisch wichtige Säule zur Schwarzstartfähigkeit der Energieversorgung bilden. Durch die Verbundpartner dieses Vorhabens ist die gesamte wirtschaftliche Wertschöpfungskette vom Komponentenhersteller, Leistungselektronikhersteller, Systemintegrator und Netzbetreiber dargestellt. Die Forschungsaspekte zu Bauelementen, Leistungselektronik, System- und Regelungstechnik werden durch das Fraunhofer ISE flankiert. Semikron wird die Entwicklung der niederinduktiven HV-SiC-Halbleitermodule durchführen. Die Entwicklung der induktiven Leistungsbauelemente und die Durchführung damit verbundener Studien werden von STS übernommen.
Das Projekt "SiC-MSBat: Mittelspannungsumrichter mit Hochvolt-SiC-Leistungsmodulen für Großspeicher und systemdienliche Verteilnetze, Teilvorhaben: Optimierte Aufbau- und Verbindungstechnik für SiC-Leistungshalbleiter zur Anwendung in Mittelspannungsumrichtern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG.Hochleistungsspeicher ermöglichen den kurzzeitigen Inselbetrieb von Industrieanlagen und sichern somit kostenkritische Produktionsprozesse bei Netzausfällen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines leistungselektronischen Umrichters mit 250 kW mit SiC-Halbleitern zur Anbindung einer Hochleistungsenergiebatterie an das Verteilnetz. Innerhalb des Vorhabens 'SiC-MSBat' werden neue leistungselektronische Konzepte basierend auf innovativen Halbleitertechnologien entwickelt, die die Systemkosten senken und damit eine schnellere, unkomplizierte und effiziente Integration von Speichern in Mittelspannungsnetze ermöglichen. Für die Entwicklung werden Vorserienmuster von 3,3 kV SiC MOSFETs und Dioden verwendet. Das Ziel im Teilvorhaben ist damit zuverlässige Leistungselektronikmodule zu konzipieren, die durch ihre Eigenschaften ein gutes Skalierungspotentialbieten. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf hohen Schaltfrequenzen die besondere Herausforderungen mit sich bringen. So muss das Layout der Modulschaltung zu niedrigen Induktivitäten hin optimiert werden, um Schaltverluste zu reduzieren und hohe Überspannungen zu vermeiden.
Das Projekt "SiC-MSBat: Mittelspannungsumrichter mit Hochvolt-SiC-Leistungsmodulen für Großspeicher und systemdienliche Verteilnetze, Teilprojekt: 'Hochstrom-Mittelspannungs-Drosseln für hohe Schaltfrequenzen'" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH & Co. KG.Hochleistungsspeicher ermöglichen den kurzzeitigen Inselbetrieb von Industrieanlagen und sichern somit kostenkritische Produktionsprozesse bei Netzausfällen. Weiter ermöglichen mehrere Hochleistungsspeicher im Verbund des 110-kV-Netzes den Wiederaufbau des Netzes und das Anfahren von Kraftwerken. Damit können Hochleistungsspeicher neben den klassischen Pumpspeicherseen eine weitere strategisch wichtige Säule zur Schwarzstartfähigkeit der Energieversorgung bilden. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines leistungselektronischen Umrichters mit 250 kW mit SiC-Halbleitern zur Anbindung einer Hochleistungsenergiebatterie an das Verteilnetz. Im Teilprojekt STS sollen Lösungen für induktive Leistungsbauelemente für solche Umrichter erarbeitet werden. Dabei bestehen heute substanzielle Defizite im Verständnis elementarer Zusammenhänge bei der Dimensionierung und dem Betrieb solcher Bauteile. Die Aufklärung entsprechender Wirkgefüge und deren Verallgemeinerung und Abbildung in mathematische Modelle ist daher wesentlicher Bestandteil des Teil-Projekts, bevor konkrete technische Entwicklungen erfolgen. Auch neue Kühlkonzepte sind zu erarbeiten. Begonnen wird mit konzeptionellen Aspekten, wie Verfügbarkeitsanalysen oder allgemeine Simulationen. Darauf aufbauend erfolgen detaillierte Parameteranalysen und die Entwicklung neuer mathematischer Modelle für induktive Bauelemente. Entsprechend des Arbeitsfortschritts bei der Modellbildung erfolgt die Entwicklung und Charakterisierung von Mittelspannungsdrosseln. Die Inbetriebnahme und der Test des Demonstrators werden durch Teilentladungsmessungen unterstützt. Aus den Testläufen werden zudem Erkenntnisse abgeleitet, die in eine kontinuierliche Verifizierung der Simulationsmodelle und eine Optimierung der Drosseln einfließen.
Das Projekt "TuKaN - Tunnelkontakte auf N-Typ: für die Metallisierung mit Siebdruck, Teilvorhaben: Herstellung von Solarzellen mit passivierendem Tunnelkontakt und funktionalen Schichten aus katalytischer und plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-5: Photovoltaik.Ziel des Teilprojekts ist die Herstellung von Solarzellen mit passivierendem Tunnelkontakt und funktionalen Schichten aus katalytischer (Cat-) und plasmaunterstützter (PE-) chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Dabei stehen die Entwicklung von industriell geeigneten Prozessen zur kostengünstigen Abscheidung sowie die Demonstration von passivierten Kontaktsolarzellen mit hohen Wirkungsgraden im Fokus. Die vorhandenen und gewonnenen Erkenntnisse bezüglich der Herstellung von und des Verständnisses für Siliziumoxid und amorphem Silizium (a-Si:H), die für die Erzeugung passivierter Kontakte in Siliziumsolarzellen optimiert sind, sollen in die Prozess- und Anlagenentwicklung im Verbund einfließen. Des Weiteren wird eine beidseitig kontaktierte Demonstratorsolarzelle mit einer transparenten Vorderseite basierend auf einem Tunneloxid/Siliziumkarbid Schichtstapel gefertigt.
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| Bund | 130 |
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| offen | 130 |
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