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.
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.
Um eine erfolgreiche Marktdurchdringung von Elektroantrieben zu ermöglichen, ist es notwendig, die Energiedichte von Batterien für höhere Reichweiten deutlich zu steigern. Hierzu ist es notwendig an neuartigen Elektrodenaktivmaterialien zu forschen, die über das Stadium der aktuellen Lithium-Ionen Technologie hinausgehen. Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch hohe gravimetrische Energiedichten und potentiell geringeren Materialkosten im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien aus, sie sind aber noch im Forschungsstadium. Im Rahmen des Projekts SepaLiS sollen die Komponenten einer Lithium-Schwefel Zelle erforscht und entwickelt werden, mit dem Ziel am Ende der Projektlaufzeit eine Prototypenzelle mit einer Energiedichte von 400 Wh/kg und einer Zyklenstabilität von größer als 500 Zyklen darzustellen. Das besondere Interesse von BMW liegt in der Erforschung des Potentials von Lithium-Schwefel Zellen für teil- und vollelektrische Serienfahrzeuge. Gleichzeitig wird darauf geachtet die Sicherheit von Lithium-Schwefel Zellen zu bewerten, da eine Verringerung des aktuellen Sicherheitsstandards für neue Generationen von HV-Speichern ausgeschlossen ist. BMW wird aus den aktuellen Anforderungen an Elektrofahrzeuge Ableitungen zu Sicherheitsanforderungen und Schutzmaßnahmen, Systemvorgaben und Zelldesign vornehmen und kontinuierlichen Input zu den F&E Arbeiten liefern. Gemeinsam mit den Projektpartnern wird BMW eine zielgerichtete Testmatrix erstellen, um die Zellen zu validieren. Nach Aufbau der Prototypen-Zellen durch die Projektpartner wird BMW mit den realisierten Zelldaten eine Hochrechnung von Zellniveau auf Batteriepackniveau vollziehen. Am Ende des Vorhabens wird BMW durch Zelltests der Prototypenzellen die Erfüllung der Kriterien, die zu Beginn des Projekts vermittelt wurden, abgleichen und stimmt mögliche Einsatzszenarien im Automotive-Bereich ab. Die Konsortialführerschaft übernimmt der Fraunhofer Institut IWS in Dresden.
Entscheidend für den Erfolg von mobilen Energiespeichern sind deren volumetrische und gravimetrische Energiedichte. Zu deren Erhöhung werden einerseits hochkapazitive Aktivmaterialien entwickelt, andererseits können deutliche Steigerungen durch hohe Aktivmaterialanteile und Massenbeladungen erzielt werden. Den entscheidenden Einfluss auf die resultierende volumetrische Energiedichte hat der Prozess der Verdichtung: die Kalandrierung. Neben der signifikanten Verringerung des Schichtvolumens führt die Verdichtung zur deutlichen Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit von Beschichtungen mit intrinsisch gering leitfähigen kathodischen Aktivmaterialien. Weiterhin können die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung verbessert werden: Zum einen ist die Haftfestigkeit innerhalb der Schicht und an der Grenzfläche zum Substrat bedeutend für die weiterführende Handhabbarkeit und zum anderen beeinflussen die plastische und elastische Verformbarkeit die Stabilität der Elektroden gegenüber den ionischen Ein- und Auslagerungsprozessen. Die deutliche Verringerung der Porosität reduziert jedoch die elektrochemisch aktive Oberfläche und die für die Ionendiffusion notwendigen Transportkanäle. Ein wichtiges Ziel der Kalandrierung ist dementsprechend die Optimierung der Porenstruktur. Folglich ist das Prozessverständnis entscheidend, um gezielt die optimale Poren- und Partikelstruktur sowie günstige mechanische Eigenschaften einstellen zu können. Ziel des Teilvorhabens ist es über eine umfangreich elektrochemische Charakterisierung die Abhängigkeit der elektrochemischen Performanz in Bezug auf den Prozessschritt der Kalandrierung zu verstehen. Daraus soll anschließend ein Struktur-Eigenschafts-Modell abgeleitet werden, welches als Entscheidungstool dienen kann, um eine bestmögliche elektrochemische Performanz in Abhängigkeit der Parameter des Kalandrierprozesses zu erreichen.
In ProKal untersucht das iPAT die Kalandrierung energiereicher, kontinuierlich und absatzweise beschichteter Kathoden sowie Anoden mit hohen Flächengewichten und hochkapazitiven Aktivmaterialien NMC622 sowie Si-Graphit. Zur Erhöhung der beschränkten Leitfähigkeit der Dickschichtelektroden werden verschiedene Leitadditive getestet. Im Anschluss wird das Verdichtungsverhalten kontinuierlich und absatzweise beschichteter energiereicher Elektroden sowie die Möglichkeiten zur Steigerung der Elektrodenperformance, aber auch der Bahngeschwindigkeit und somit der Produktivität untersucht. Die Prozessdaten dienen mit den ausführlichen Ergebnissen zur Produktcharakterisierung der Weiterentwicklung sowie Kalibrierung eines schon am iPAT erarbeiteten Prozess-Struktur-Eigenschaftsmodells für Elektroden vergleichsweise geringer Schichtdicken. Anoden und Kathoden mit vielversprechendster Struktur sollen miteinander zu Zellen verbaut und elektrochemisch untersucht werden, um die Elektroden und das Produkt Zelle global hinsichtlich der erzielten Energiedichte sowie der elektrochemischen Leistungsfähigkeit zu bewerten. Das iPAT stellt in AP1 in Zusammenarbeit mit dem MEET NMC622-Kathoden und Si-Graphit-Anoden mit hohen Massenbeladungen her sowie testet den Einsatz von Leit- und Poren-Additiven. In AP 2 wird das Verdichtungsverhalten der Elektroden bei kontinuierlicher und absatzweiser Kalandrierung untersucht und der Prozess zur Verbesserung der Produktivität und Weiterverarbeitung variiert. Die Elektroden werden in AP 3 zusammen mit den Projektpartnern hinsichtlich der Struktur sowie der resultierenden elektrochemischen Performance und Weiterverarbeitungseigenschaften analysiert, um schließlich die Elektroden zu Zellen maximaler Energiedichte zu kombinieren. AP 4 widmet sich der gemeinsamen Modellierung der Zusammenhänge zwischen Maschine, Prozess, Produktstruktur und -eigenschaft sowie Prozesskosten.
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.
Ziel des Gesamtvorhabens ist es, durch neue Komponenten und ein innovatives Zelldesign Lithium-Schwefel-Zellen mit drastisch erhöhter Stabilität zu entwickeln. Ziel dieses Teilvorhabens ist es, dabei die Risiken von Lithium-Schwefel-Batterie-Zellen unter Berücksichtigung der Einflüsse beim Transport und im Fahrzeug-Einsatz, einzuschätzen. Das soll dazu beitragen das Risiko mit vertretbarem Aufwand durch zellinterne und externe Schutz-Maßnahmen auf ein gesellschaftlich akzeptables Maß zu begrenzen. Eine Zelle mit 400 Wh/kg über 500 Zyklen als Prototyp für automobile Anwendungen soll als finales Gesamt-Projektergebnis demonstriert werden. Die Erreichung dieses Ziels, verbunden mit einer Einschätzung zur Sicherheit im Vergleich zu Lithium-Ionen-Zellen, wäre ein wichtiger Meilenstein für die Etablierung der Li-S-Technologie für Elektrofahrzeuge. Die SGS arbeitet in AP1 (Zelldesign und Zielvorgaben) und im AP 7 (Tests und Evaluierung) mit. SGS koordiniert außerdem AP 7. Arbeiten des Teilvorhabens: Sicherheit: Anforderungen, Schutzmaßnahmen, Tests und Evaluierung Zelle, Rückschlüsse auf Zellverbund.
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.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 117 |
| Wissenschaft | 40 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 117 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 117 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 114 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 23 |
| Webseite | 94 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 52 |
| Lebewesen und Lebensräume | 57 |
| Luft | 68 |
| Mensch und Umwelt | 117 |
| Wasser | 25 |
| Weitere | 117 |