Buntfuß-Sturmschwalben Oceanites oceanicus sind die kleinsten endothermen Tiere, die in der Antarktis brüten. Durch ihre geringe Körpergröße und die daher eingeschränkte Möglichkeit Energie zu speichern, brauchen Buntfuß-Sturmschwalben effiziente Strategien um mit vorhersehbaren aber auch mit unvorhersehbaren Perioden von Futterknappheit zurechtzukommen. Sowohl während einer Brutsaison als auch zwischen verschiedenen Brutsaisons wurden für diese Art starke Schwankungen der Futterverfügbarkeit beobachtet. In der geplanten Studie werden wir untersuchen wie junge Buntfuß-Sturmschwalben durch Heterothermie als physiologische Strategie ihren Energieumsatz optimieren und wie Torpor als Überlebensstrategie während unvorhergesehener Futterknappheit genutzt werden kann. Wir werden untersuchen, welchen Einfluss der Ernährungszustand auf Körpertemperatur und die Energieumsatz im Ruhezustand (Ruheumsatz) hat und ob diese mit der Außentemperatur zusammenhängen. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede der Futterverfügbarkeit werden wir den Tagesrhythmus der Körpertemperatur und der Ruheumsatz untersuchen. Wir werden testen, ob Buntfuß-Sturmschwalben ihre Körpertemperatur und ihren Ruheumsatz während dem Tag, wenn die adulten Vögel nicht zum Füttern kommen können, strategisch herunterfahren. Außerdem werden wir die Gründe und Folgen individueller Unterschiede im heterothermischen Verhalten der Nestlinge untersuchen. Wir erwarten, dass Körperfunktionen wie Wachstum oder die Investition in das Immunsystem mit sinkender Körpertemperatur eingeschränkt werden und dass Küken, die weniger häufig von ihren Eltern gefüttert werden, häufiger Torpor nutzen. Somit könnte Heterothermie bei Küken der Sturmschwalben durch einen Trade-off zwischen verringerten Energiekosten und der Investition in Körperfunktionen, die schlussendlich die Überlebenschancen bis zur Brutzeit bestimmen, Auswirkungen auf ihre biologische Fitness haben. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede in der Futterverfügbarkeit, werden wir die Heterothermie der Küken während Unwetterperioden, wie zum Beispiel während Schneestürmen, untersuchen. Schneestürme werden nach Vorhersagen der Klimamodelle in der Region in Zukunft häufiger auftreten und in dieser Zeit sind die Eingänge der Bruthöhlen häufig blockiert. Diese Studie hat daher Auswirkungen auf die Anpassungsfähigkeit der Art an den Klimawandel, sowohl im Zusammenhang mit der verringerten Futterverfügbarkeit, die vor allem durch die Abnahme des Antarktischen Krills hervorgerufen wird, als auch durch ein vermehrtes Auftreten von Schneestürmen.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Konsequente Leichtbauweise und Materialeffizienz durch innovative Materialkombination - Überführung in montagefreundliche, modulare Fassadensysteme mit Witterungsschutz, Wärmedämmung und Energieerzeugung an der Fassade - Reduktion der thermischen Spitzenlast durch thermisch aktiven Gradientenschaum und Erhöhung der Wärmespeicherkapazität.
Neben den Gesamtzielen des Verbundprojektes, zielen die Teilvorhaben der enolcon auf ein tiefgehendes Verständnis für die Einbindungsmöglichkeiten von thermischen Speichern im Hochtemperaturbereich von 350 bis 550 °C im konventionellen Kraftwerk. Die in diesem Projekt erarbeiteten Randbedingungen der möglichen Einsatzbereiche (z.B. mögliche Temperaturbereiche, Anforderungen an das dynamische Verhalten, Speicherdichten) sollen es der enolcon ermöglichen, zielgerichtete Speicherlösungen für die konventionelle Kraftwerksindustrie auszulegen und teilweise auch anbieten zu können. Die enolcon begleitet die im Gesamtvorhaben vorgesehenen Materialuntersuchungen und bringt dabei ihre Kenntnisse und Erfahrungen aus der Planung und der Realisierung von konventionellen Kraftwerksprojekten mit ein. Um die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Hochtemperaturspeichern abbilden zu können, werden zunächst Anforderungsprofile für unterschiedliche Einbindungsmöglichkeiten erstellt und bewertet. Diese münden dann in ein Anforderungsprofil, welches an die innovativen Phasenwechselmaterialien (PCM) und deren Makroverkapselung gestellt werden müssen. Basierend auf den Anforderungsprofilen werden im Projektverlauf stationäre Kraftwerksmodelle entwickelt und modelliert, mit deren Hilfe unterschiedliche thermodynamische Kennzahlen ermittelt werden können. Diese werden genutzt um die im Projekt gefundenen Speicherlösungen thermodynamisch bewerten zu können und so beispielsweise Aussagen über den Einfluss auf den Systemwirkungsgrad oder das Mindest- und Teillastverhalten des Kraftwerksblocks treffen zu können. Die Arbeiten der enolcon werden mit einer Betrachtung zu möglichen Betriebsstrategien welche den Einsatz von Hochtemperaturspeichern einbeziehen abgeschlossen.
The steady growth of global air traffic passenger demand requires the air transport industry to work even harder to improve the associated levels of safety, efficiency, and environmental performances of aircrafts. As such, the transient to more electrified aircraft systems is strongly encouraged throughout the complete aircraft operational behaviour, including on-ground operations. Indeed, on-ground operations are still mostly engine based, the main engines designed for flight phases at high power levels are thus used as well as power source to move the aircraft on ground. This induces major economic and environmental losses: currently, fuel consumption from taxi operations is estimated to cost 6,4billion€ and to reach 18M metric tons of CO2 emission per year. To reduce unnecessary fuel burn and their related emissions, a technological alternative has already been identified: Electric Taxiing System (e-Taxiing). However, some technical bottlenecks, as the one dealing with the solution storage energy capacity, have still to be overcome before enabling those system to be used by all existing and future commercial aircrafts. SUNSET will target this specific technical challenge proposing a high performances energy storage module development connected to the future e-Taxiing system. The SUNSET technology will also address the related challenge of mass reduction by providing a high-density energy recovery capability (30Wh/kg) to perform aircraft electrical decelerations while also minimizing cooling and weight. SUNSET partners, Centum Adeneo and Ampère Laboratory (UCBL) are part of the European recognised air industry value chain and will as such be involved in both development of the SUNSET solution with their Topic Manager support for its integration in the e-Taxiing system. SUNSET project will therefore contribute to bring out an innovative solution enabling a winning differentiator for European aircraft manufacturers.
Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch hohe gravimetrische Energiedichten und geringe Materialkosten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien aus. Damit ist diese Zellchemie äußerst attraktiv für zukünftige Speicherlösungen, insbesondere zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen. Größte Herausforderung stellt die geringe Lebensdauer der Zellen dar. Ein Grund für die geringe Stabilität ist die Degradation der Lithium-Metall-Anode, die zur Dendritenbildung neigt und an deren Oberfläche Elektrolytzersetzung und Reaktionen mit Polysulfiden beobachtet werden. Die Herausforderung besteht in der Entwicklung neuer Konzepte durch die sich die Anode effektiv schützen und die Kontaktfläche zum Flüssigelektrolyten minimieren lassen. Ziel des Verbundvorhabens ist es daher, durch neue Komponenten und ein innovatives Zelldesign Lithium-Schwefel-Zellen mit drastisch erhöhter Stabilität zu entwickeln. In diesem Teilvorhaben sollen insbesondere ionenselektive Separatoren für die Lithium-Schwefel-Zellen entwickelt werden. Diese beschichteten Separatoren werden als Schlüsselkomponente für stabile Li-S-Zellen gesehen. Für die Entwicklung kommen neue Schichtmaterialien zum Einsatz und es werden geeignete Beschichtungstechnologien evaluiert. Für die Verarbeitung von Lithium-Anoden in Verbindung mit den neuen Separatoren wird die Entwicklung neuer Konzepte inklusive Anlagentechnik vorgeschlagen. Schwefel/Kohlenstoff-Kathoden werden an diesen Zelltyp angepasst und hinsichtlich hoher Energiedichten und maximaler Schwefelausnutzung optimiert. Test- und Prototyp-Zellen auf Basis der neuen Zellkomponenten werden am IWS aufgebaut und für umfangreiche Tests bei den Partnern zur Verfügung gestellt. Neue Gehäuseentwicklungen (EK) werden dabei begleitet und berücksichtigt. Am ICT wird neben der Herstellung und Charakterisierung von Hochenergieschwefelkathoden insbesondere die Effektivität der ionenselektiven Membranen bewertet.
Der Forschungscampus Mobilty2Grid liefert innovative Konzepte und Lösungen für Energiewende und Elektromobilität in vernetzten urbanen Arealen. Im Rahmen des Themenfeldes 'Smart Grid Infrastrukturen'(TF2) wird das synergetische Zusammenwirken von Elektromobilität, Strom- und Wärmeversorgungsnetzen auf dem EUREF-Campus erforscht und experimentell erprobt. Die Forschungsinhalte werden in drei Hauptarbeitspakete unterteilt: AP 2.1 'Vernetzung von Infrastrukturen in Smart Grids urbaner Zentren und Erprobung im Reallabor'; AP 2.2 'Mobilitätsinfrastrukturen und Integration von Speicher-kapazitäten in lokale Energieversorgungsnetze'; AP 2.3 'Versorgungsqualität von Energieversorgungsnetzen mit hohem Anteil von erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen'. Die DB Energie GmbH wird in drei Unterarbeitspaketen aktiv mitarbeiten. Im AP 2.1.1 'Intelligente Vernetzung' wird das Zusammenspiel von urbanen Arealnetzen und Micro Smart Grids bei einer Verbindung zu einem Virtuellen Kraftwerk untersucht und erprobt. Im AP 2.2.3' Entwicklungspfade und Markteinbindung' wird die DB Energie GmbH die Integration von Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in Micro Smart Grids (MSG) analysieren. Hierbei wird auf die heterogene Ladeinfrastruktur des EUREF-Campus eingegangen. Ladesteuerung von Elektrofahrzeugen wird erprobt, sowie ein System zur markttechnischen Einbindung von Ladeinfrastruktur entwickelt und getestet. Im AP 2.3.2 Kurztitel 'Zuverlässigkeit und Betriebsstrategien' wird das Verhalten der Betriebsmittel der MSG unter Einfluss von unterschiedlichen Betriebsstrategien untersucht.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren(MWCNT)-Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die MWCNT-Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung (kurz EPD) und die chemische Gasphasenabscheidung (kurz CVD) eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung (kurz ECD) und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in 6 Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide (z. Bsp. Pulse Plating), die Charakterisierung sowie die Abscheidung aus nichtwässrigen Elektrolyten und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die Schwerpunkte 5 und 6 beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung und die chemische Gasphasenabscheidung eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in sechs Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide, die Charakterisierung und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die letzten Schwerpunkte beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
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