Das Projekt "MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Die Umsetzung der Energiewende in Deutschland erfordert den Einsatz von Energiespeichern mit hoher Kapazität. Metall-Luftsauerstoff-Batterien (MLB) zeigen dabei ein hohes Potential in Bezug auf die Energiedichten. Zielsetzung des APs ist die Entwicklung von Al-Si-Zn Anoden für Metall-Luft Batterien, die in Verbindung mit Additiven verringerte Korrosion, reduzierte Wasserstoffentwicklung und weniger Verluste bei der Transformation der Anoden in elektrische Energie aufweisen. Eine zentrale wissenschaftliche Fragestellung ist dabei in wie weit elektrochemische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten in den Anoden bestehen. Ein zweites Gebiet für die Forschungsarbeiten ist das Zusammenwirken zwischen Anode und Elektrolyt in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung der Anode und deren Oberflächenmorphologie. Aus den Analysen werden Kombinationen von Anodenlegierung, Elektrolyt und Additiv identifiziert, und damit effizientere MLBs hergestellt und getestet. Ansätze zur Verringerung der Korrosion in Anoden von MLBs werden in vier Arbeitspaketen untersucht. In AP 2.2.1 werden ausgewählte Legierungen im System Al-Si-Zn mit Schmelzverfahren hergestellt, zu Anoden präpariert und deren elektrochemische Eigenschaften und Korrosionsneigung charakterisiert. Aus diesen Basislegierungen werden die für einen Batteriebetrieb mit geringer Korrosion geeigneten Materialien identifiziert. In AP 2.2.2. werden an diesen Legierungen weitere korrosionsmindernde Modifikationen durch Zulegierung weiterer Komponenten oder Beschichtungen vorgenommen. Dabei werden in AP 2.2.3 der Zustand der Grenzflächen zwischen Anode und Elektrolyt sowie die Auswirkungen der Oberflächenmorphologie auf das elektrochemische Verhalten und die Korrosion en-detail analysiert. Parallel zu den Arbeiten an den Anodenlegierungen wird in AP 2.2.4 an der Identifikation von Additiven zum Elektrolyten, die sich für eine Verminderung der Korrosion in den MLBs eignen gearbeitet.
Das Projekt "WING-Zentrum: Batterie - Mobil in Sachsen (BaMoSa)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel ist der Ausbau des Produktionstechnischen Demonstrationszentrums für Lithium-Ionen-Zellen (DeLIZ) zu einem WING-Zentrum für Batterieforschung Dresden. Das WING-Zentrum soll chemische, materialwissenschaftliche und prozesstechnologische Kernkompetenzen der TU Dresden, der Fraunhofer- und Leibniz-Institute bündeln. Als Ziele sind gestellt: Entwicklung von Co-freien Lithium-Ionen-Zellen mit erhöhter Speicherkapazität, Bau von Demozellen und Modulen, Entwicklung von Lithium-Schwefel-Zellen mit mindestens doppelter Speicherkapazität gegenüber verfügbaren Lithium-Ionen-Zellen, Bau von Demozellen und Modulen, Entwicklung neuer laserbasierter Fertigungsverfahren, Bau einer Demoanlage zur Fertigung von Zellen und Modulen. 2. Arbeitsplanung Die Ziele sollen durch die Einrichtung von drei komplementär aufgestellten Forschergruppen FG erarbeitet werden. Die Forschergruppen werden in zwei Teilprojekten zusammen arbeiten. FG1 und 2 schaffen durch ihre materialwissenschaftlichen, analytischen Schwerpunkte die Grundlagen für neue Batterieentwicklungen. Struktur-Eigenschaft-Beziehungen von Werkstoffen und chemischen Substanzen auf atomarer Ebene werden durch interdisziplinäre Zusammenarbeit grundlegend untersucht und mittels neuer Materialsynthesen in praktische Anwendungen überführt. FG3 ist produktions- und systemtechnisch ausgerüstet. Sie greift Erkenntnisse und Resultate aus FG1 und FG2 auf und setzt diese Technologien entlang der Prozess- und Fertigungskette bis zur fertigen Batteriezelle um.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Thermo- und Magnetofluiddynamik durchgeführt. Entwicklung / Konstruktion / Vermessung eines Laborspeichers mit 4 m3 Speichervolumen mit neuartigem Konstruktionsprinzip: Der Rechteck-Integralspeicher (zur vor Ort-Montage in bestehenden Gebäuden) wird aus 4 unterschiedlichen (zur Realisierung verschiedener Kubaturen) sich wiederholenden Segmenten gefügt, wobei in jedem Element alle erforderlichen Eigenschaften für Statik, Medien- und Temperaturbeständigkeit, Diffusionsdichtheit sowie Speicherfunktionalität und Dämmung integriert sind. Geplant ist der Nachweis mindestens folgender Eigenschaften: 1. Vor Ort-Montage des Vollkunststoff-Integralspeichers ausschließlich vom Speicherinneren, 2. (Dauer-)Temperaturbeständigkeit bis 95 Grad C, 3. Diffusionsdichtheit ,stabile Temperatur-Schichtung bei niedrigen, großflächigen Speichergeometrien, 5. Bauform aus vier verschiedenen Einzelteilen zu Speichern mit mindestens 50 m3 Speichervolumen, 6. Begehbarkeit, 7. Ziel-U-Wert: 0,11 W/m2, Effizienzsteigerung 20 Prozent bei mindestens Preisgleichheit (Neutralität) im Vergleich zu bisher bekannten Hochleistungskonzepten. Das Vorhaben wird als Verbundprojekt zwischen TU Ilmenau und Energiedepot Radeberg durchgeführt. Der vorgesehene Ablauf ist in der Anlage mit den Arbeitspaketen AP1 bis 15 dargestellt. Hieraus sind auch der anteilige Aufwand und die jeweils prozentuale Beteiligung der Verbundpartner zu ersehen. Die Projektkoordination zwischen den Verbundprojekten soll durch die TU Ilmenau erfolgen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Uni DU/E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Lehrstuhl für Energiewirtschaft durchgeführt. Ziel des Teilprojekts der Universität Duisburg-Essen im Rahmen des Gesamtprojekts 'Energietechnische und-wirtschaftliche Bündelung vielfältiger lokaler Speicherkapazitäten innerhalb städtischer Lastzentren zum Ausgleich der Fluktuation erneuerbarer Einspeiser' ist die Untersuchung einer marktkonformen Ausgestaltung der Bündelung von Speichern. Dazu wird zunächst ausgehend vom aktuellen Marktdesign untersucht, welche flexiblen Marktproduktemit Speichern und Lastverschiebungen bereitgestellt werden können. Spotmarktprodukte, Ausgleichsenergieprodukte oder Systemdienstleistungsprodukte spielen dabei eine wichtige Rolle. Diese Produkte müssen aggregierbar sein, sodass trotzdem die reguläre Versorgung und Abrechnung durch den Versorger gewährleistet ist. Hierzu ist eine markt- und energiewirtschaftskonforme Ausgestaltung zu untersuchen. Dabei ist insbesondere auch zu reflektieren, dass sowohl Endverbraucher als auch regionale Versorgungsunternehmen und Energiedienstleister asymmetrischen Preisstrukturen bezüglich Entnahme und Rückspeisung ausgesetzt sind. Die Anpassung der Abrechnungssysteme ist ein weiteres Ziel des Teilprojekts. Nach der Konzeptionierung und Implementierung der Aggregationsalgorithmen sowie die Anpassung der benötigten IKT-Komponenten folgt der Aufbau des Demonstrationsvorhabens und der koordinierte Betrieb. Abschließend werden die Ergebnisse des Feldtestes ausgewertet und validiert.
Das Projekt "High-capacity and high-performance Thermal energy storage Capsule for low-carbon andenergy efficient heating and cooling systems (Hi-ThermCap)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ESDA Technologie GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: BOSCH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Im Projekt wird ein Verbund thermischer und elektrischer Energiespeicher zum Ausgleich fluktuierender Einspeisung erneuerbarer Energien durch den Zusammenschluss verteilter Erzeuger und Lasten realisiert. Bosch prüft die notwendigen Entwicklungen, um im Umfeld einer Stadt dezentral Speicherkapazität zur Verfügung zu stellen. Die Speicherung der elektrischen Energie erfolgt hierbei im koordinierten Betrieb von Lastverschiebepotentialen, Erzeugungsanlagen und Lasten mit thermischer Speicherkapazität, sowie durch Einbindung von Batterien. Die Einbindung dezentraler Anlagen erfordert eine Erweiterung der Kommunikationsinfrastruktur im Stromnetz bis zum Endverbraucher. Hierfür sind Lösungen zur Anbindungen der Endgeräte an die Leittechnik der Netzbetreiber zu realisieren. Nach der Evaluierung geeigneter Quartiere und Planung des Konzeptes wird gemeinsam mit den Partnern ein Kommunikationskonzept für das Smart-Grid entwickelt. Durch die Erfahrungen im Bereich der Heizung und der Solartechnik übernimmt Bosch die Ankopplung der Endgeräte und dezentralen Erzeuger über die Einbindung in eine Automation beim Endverbraucher. Die Erfahrungen bei der Implementierung und Betrieb werden in Ansätzen zur Standardisierung der Einbindung thermischer Speicher verwendet. In den 2 strukturell unterschiedlichen Regionen werden verschiedene Geschäftsmodelle und Akzeptanz geprüft. Zusammen mit den Partnern realisiert Bosch die Umsetzung und begleitet den 1-jährigen Feldversuch.
Das Projekt "Teilvorhaben D1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung durchgeführt. Hintergrund und Zielsetzung: Mit der Energiewende hat sich Deutschland zum Ziel gesetzt, das gegenwärtige Energiesystem in ein weitgehend CO2-freies und auf erneuerbaren Energien basierendes System zu transformieren. Ein wirtschaftliches, umweltverträgliches, verlässliches und sozialverträgliches Energiesystem benötigt eine ganzheitliche Betrachtung auf Systemebene. ENavi sieht die Energiewende daher als einen gesamtgesellschaftlichen Transformationsprozess und verknüpft wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen. Was ist das Ziel des Kopernikus-Projekts? Das Projekt ENavi zielt darauf ab, - ein tieferes Verständnis des komplex vernetzten Energiesystems im Energiebereich und den damit verbundenen Bereichen wie Industrie und Konsum zu gewinnen, - Handlungsoptionen aufzuzeigen, wie die Komponenten des zukünftigen Energiesystems unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und (u. a. rechtlichen Rahmen-) und Randbedingungen systemisch integriert werden können, - so präzise wie möglich abzuschätzen, welche Folgen eine bestimmte Maßnahme kurz-, mittel- und langfristig auf das Energiesystem haben würde und schließlich - im transdisziplinären Diskurs Optionen für wirksame Maßnahmen zu generieren. Eines der zentralen Produkte des Projekts ist ein Navigationsinstrument, mit dem die Forscher die Wirkungen und Nebenwirkungen von wirtschaftlichen oder politischen Maßnahmen im Voraus abschätzen wollen. Es soll dabei helfen, die entscheidenden Fragen zu beantworten: Wie kann man dafür sorgen, dass die Energiewende die einkommensschwachen Gruppen in Deutschland nicht zu stark belastet? Mit welchen Maßnahmen kann man effektiv und effizient die Elektromobilität in Deutschland fördern? Oder: Wie können mehrere zehntausend Lieferanten von Solarstrom auf privaten Dächern sinnvoll synchronisiert werden? Die Analyse von Maßnahmen über verschiedene Modellregionen hinweg unterstützt zusätzlich das bessere Verständnis der Erfolgsfaktoren für den Umbau des Energiesystems. Beitrag zum Energiesystem: Das Projekt soll dazu beitragen, die Energiewende nachhaltig und mit größtmöglicher Akzeptanz voran zu treiben. Die potentiellen Erkenntnisse zu nachhaltigen Transformationspfaden sind von großem strategischem Interesse für die Abschätzung des Marktpotentials verschiedener Technologien. Im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung werden Stand und Perspektiven vor allem des Netzausbaus, der Speicherkapazitäten, der Nachfrageseite und der Erzeugung (zentral und dezentral) sowie die Wechselwirkungen dieser Dimensionen in den Blick genommen. Darüber hinaus liefert das Projekt auch konkrete, technische Konzepte, wie z. B. im Bereich der energiebezogenen Kommunikationsinfrastruktur (IKT), sowie rechtliche Analysen. Die Chancen der Energiewende betreffen sowohl technische Systemlösungen als auch die Entwicklung möglicher neuer Geschäftsmodelle und Dienstleistungen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilverbund E: Kathode und Elektrolyt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Entwicklung einer neuen Generation von Hochenergie-Lithium-Ionen-Zellen auf der Basis weiterentwickelter hochkapazitiver Anoden- und Kathodenmaterialien entlang der gesamten Kette von der Materialentwicklung bis zur finalen Validierung von Prototypzellen im PHEV1-Design. Das Projekt zielt dabei auf die technische Skalierbarkeit und wirtschaftliche Umsetzung von Prozessen und Verfahren bis hin zur Produktion von Prototypserien im standardisierten PHEV1-Format unter seriennahen Bedingungen. Nickelreiche Kathodenmaterialien werden auf Basis der BASF internen Erfahrungen und Markterfahrungen ausgewählt und dem ZSW für die FPL-Zellenproduktionskampagnen bereitgestellt. Die Materialien werden entsprechend der Erfahrung aus der ersten Kampagne in Bezug auf ihre Verarbeitbarkeit angepasst und verbessert. Mit den Materialien werden auch im Projekt von BASF entwickelte Rezepturvorschläge (Binder- und Leitrußauswahl, Feststoffgehalt, Mischreihenfolge usw. auf Basis BASF Evaluierung im Labor) an das ZSW für das Scale-up der Elektroden übergeben. BASF unterbreitet Vorschläge zur Verbesserung von Elektrolytformulierungen für Zellchemien mit nickelreichen Kathodenmaterialien. Basierend auf aktuellen Entwicklungen aus den Forschungs- und Applikationszentren der BASF werden Adaptionen zur Erfüllung der konkreten Anforderungen aus diesem Projekt vorgenommen und in Form von Entwicklungsmustern den Projektpartnern zur Verfügung gestellt. BASF wird an der Auswertung der Resultate mitwirken und weitere Optimierungen ableiten. Es werden formulierte Elektrolyte für alle drei geplanten FPL-Kampagnen in industrieüblichen Druckbehältern zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Entwicklung und Erprobung des Energiespeichers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gerotor GmbH durchgeführt. Die GeRotor AG ist gemeinsam mit dem Fraunhofer IFF und dem assoziierten Industriepartner Schuler Pressen GmbH am Verbundprojekt HESIS beteiligt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Senkung der Lastspitzen und die Erhöhung der Energieeffizienz elektromechanischer Servopressen durch Integration eines neuen innovativen Hochleistungsenergiespeichers von GeRotor. Das Kernstück ist der GeRotor HPS (High Power Storage). Dieser wird während des Betriebs entsprechend des Arbeitsprozesses hochdynamisch elektrisch ge- und entladen. Durch den Einsatz des GeRotor HPS entstehen für den Anwender ökologische und ökonomische Vorteile. Zum einen sinken das Leistungsniveau seitens des Stromanbieters und die damit verbundenen Kosten, zum anderen erfolgt durch Rekuperation von Bremsenergie eine signifikante Senkung des Stromverbrauchs. Ein modularer Ansatz erlaubt eine flexible Skalierung, wodurch je nach Bedarf die benötigte Kapazität durch den Zusammenschluss von mehreren GeRotor HPS zu einem Multimodul erreicht werden kann. Im Rahmen des Teilprojekts der GeRotor AG wird ein Speichersystem für den Anwendungsfall Servopresse entwickelt, simuliert und basierend auf Prototypen in der Realität erprobt.
Das Projekt "Schwerpunkt: Praxistests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Werke Ludwigshafen am Rhein AG durchgeführt. Im Zuge der Energiewende sind die Börsenstrompreise gefallen und aufgrund der asymmetrischen Verfügbarkeit regenerativer Energie sehr volatil. Dies erschwert einen wirtschaftlichen Betrieb von Kraftwärmekopplungs(KWK)-Anlagen zur Fernwärmeversorgung, da ein Gutteil der Erlöse durch den Stromverkauf erzielt wird. Um flexibel auf aktuelle Marktsituationen reagieren zu können, ist es notwendig, die Stromerzeugung zeitlich vom Wärmebedarf zu entkoppeln. Gleichzeitig wird so das enorme Speicherpotenzial der Wärmenetze als negative Regelleistung für Überkapazitäten am Strommarkt verfügbar gemacht. Hierfür wird im Rahmen des Vorhabens eine integrative Echtzeit-Ko-Simulation hochaufgelöster hydrothermischer Netzmodelle zur interaktiven Betriebsoptimierung von Fernwärmeheizkraftwerken erforscht.
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| Bund | 119 |
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| Boden | 54 |
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