Das Projekt "Teilvorhaben: Definition von Thermal Runaway-sicheren Designs zum Einsatz in Li-Ionen Batteriemodulen und -systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RRC Power Solutions GmbH durchgeführt. In den vergangenen 2 Jahren entstanden Normen und Anwendungsregeln für kleine stationäre Energiespeicher, die vorschreiben, dass sicherheitskritische Zustände zu vermeiden sind. Zu nennen sind die IEC 62619:2017 sowie die VDE-AR-E 2510-50:2017-05. In beiden wird gefordert, dass ein thermisches Durchgehen einer Einzelzelle sich nicht auf Nachbarzellen ausbreiten darf. Aufgrund der großen Energiedichte von Lithium-Ionen Zellen kann durch falsche Handhabung, dem Versagen der Steuerungselektronik oder als Spätfolge von Fertigungsfehlern eine Einzelzelle thermisch durchgehen und kurzzeitig sehr große Wärmemengen, heiße, zum Teil toxische Gase und eine zerstörerische Druckwelle emittieren. Die entsprechenden Einwirkungen auf die Nachbarzellen können auch diese in kritische Zustände versetzen und eine sogenannte Propagation verursachen. Im Projekt Rural-Li wurde ein Energiespeichersystem für ländliche Elektrifizierung entwickelt. Leider ist es bei vorhandenen Installationen, außerhalb von diesem Projekt, vereinzelt zu sicherheitskritischen Zwischenfällen gekommen. Die Batteriesysteme sind durch selbst verstärkende chemische Prozesse 'propagiert' und abgebrannt. Nicht nur, aber besonders bei den Endkunden der ländlichen Elektrifizierung ist es wichtig das Thema Sicherheit zu adressieren, da hier gebotene Sicherheitsabstände und geforderte abgeschlossene Räume häufig nicht vorhanden sind. Kern des Projektes Rural-Li waren die einfache Handhabung, Transportierbarkeit, geringe Kosten und einfache Integration von Phasenwechselmaterialien (PCM) zur Kühlung. Die Projektpartner RRC Power Solutions, das Fraunhofer ISE und Stöbich technology möchten gemeinsam die Sicherheitsherausforderungen angehen und eine Lösung aufbauend auf den Erkenntnissen des Rural-Li Projektes entwickeln. Dafür werden die Themen der rapiden Wärme- und Druckentwicklung systematisch anhand von FEM-Simulationen und Experimenten unter definierten Laborbedingungen behandelt.
Das Projekt "Teilvorhaben: MCU-System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg, Fachgebiet Elektrische Energiesysteme durchgeführt. Das beantragte Projekt Brennstoffzellensystem-Entwicklung für die technische Aviatik (BETA) untersucht eine direkte Form der Verschaltung von Brennstoffzellen mit Antriebswellen (H2-to-Torque-Konzept). Durch diesen Aufbau lässt sich die Topografie des elektrischen Netzes vereinfachen und damit Material und Gewicht einsparen. Der Wegfall der Wandler, welche in klassischen Brennstoffzellensystemen für eine konstante Spannungsversorgung der Verbraucher sorgen, muss dabei durch andere Methoden kompensiert werden, um die Spannungshaltung zu gewährleisten. Die HSU wird im Projekt ein MCU-System entwickeln, welches genau auf die spezifischen Bedingungen bei der Anwendung der H2-to-Torque Architektur abgestimmt ist. Das beinhaltet u.a. die leistungsabhängige Spannungsregelung, die Redundanz, die Zuverlässigkeit und die Sicherheitsmechanismen zum sicheren Betrieb eines solchen Systems. Die HSU wird dementsprechend Entwicklungsaktivitäten durchführen, Prototypen bauen, diese testen und für den Systemverbund bereitstellen. Parallel soll das Verhalten simuliert werden, um virtuell unterschiedliche MCU- und MCU-System-Architekturen zu testen und ein geeignetes Layout zu ermitteln. Mit der folgenden Definition des MCU-Systems wird im weiteren Verlauf gearbeitet: Das MCU-System dient der elektrischen Anbindung systemintegrierter Brennstoffzellen an einen elektrischen Antrieb. Es umfasst die Steueralgorithmen, elektrischen Komponenten und die Kommunikationsschnittstellen zur elektrischen Energieversorgung der einzelnen induktiven Stränge des Antriebes unter besonderer Berücksichtigung des transienten elektrischen Klemmverhaltens einer PEM-Brennstoffzelle.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erprobung der Komponenten Traktionsbatterie und Schnelladestation einzeln und im Gesamtsystem für DC-Ladung bis 350kW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Voltavision GmbH durchgeführt. Für die nächsten Jahre wird von den Automobilherstellern der Einbau von Traktionsbatterien (ca.100kWh) angekündigt, die Reichweiten von bis zu 500km ermöglichen. Ladesäulen mit heutiger Ladeleistung (50kW) benötigen bei dieser Batteriegröße ca. 1,6 h, um 80% der Batteriekapazität, ausreichend für 400km Reichweite, nachzuladen. Das Ziel des Gesamtprojekts ist, die Ladedauer für 80% Vollladung auf eine 1/4 h zu reduzieren. Im Gesamtverbund wird sich die Hochschule Bochum hauptsächlich mit 3 Teilprojekten und zusätzlicher Mitarbeit in weiteren Teilprojekten beschäftigen: 1.) Physikalische Modellierung des Ladevorgangs und Simulation des Lade- und Fahrzyklus. Dabei steht die Durchdringung der Schnellladeproblematik mit Definitionen zu Anforderungen, Herausforderungen und Zielkonflikten des Systems im Vordergrund. 2.) Wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Kontaktierung innerhalb der Ladestation und im Batteriezellverbund bzw. zwischen Ladesäule und Fahrzeugbatterie. Hier werden im Rahmen einer Promotion die Möglichkeiten von Kontaktmaterialen, der Verbindungsformen, Einflussnahme auf die Wärmeentwicklung bzw. Wärmeabfuhr und das Optimierungspotential bei der Kontaktierung mit hohen Stromstärken bearbeitet. Ziel ist eine möglich effiziente Verbindung mit geringen Verlusten ohne zusätzliche Anforderungen an das Temperaturmanagement. 3.) Aufbau eines Demonstrationsfahrzeugs mit dem die Entwicklungskomponenten der Kooperationspartner, Schnellladestation und Fahrzeugbatterie, einem realitätsnahen Testprogramm folgend, erprobt und veranschaulicht werden können. Die Fahrzeugtechnologie (Spannungsebene, Temperaturkonditionierung usw.) müssen den geänderten Anforderungen angepasst werden und werden als mögliche Herausforderungen gelistet. Als Projektabschluss und übergeordnetes Hauptziel wird mit dem Prototypenfahrzeug der Nachweis geführt, dass das Projektziel erreicht wird.
Das Projekt "Entwicklung eines generischen Bewertungsmaßstabes für die Zuordnung von IT-Systemen zu IT-Schutzbedarfsklassen sowie für die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von Sicherungsmaßnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Im Jahr 2013 wurde vom BMU die SEWD-Richtlinie IT zusammen mit den zugehörigen IT Lastannahmen in Kraft gesetzt. Aufgrund dessen sind die Betreiber der kerntechnischen Anlagen und Einrichtungen der Sicherungskategorien I und II (z. B. Kernkraftwerke oder Zwischenlager) dazu verpflichtet ein IT-Sicherheitskonzept zu erarbeiten, wobei u.a. die schutzbedürftigen IT-Systeme zu ermitteln, diese IT Systeme den vordefinierten IT-Schutzbedarfsklassen zuzuordnen und abhängig vom jeweiligen Schutzbedarf die erforderlichen Sicherungsmaßnahmen zu treffen sind. Insbesondere bei der Zuordnung der IT Systeme zu einer entsprechenden IT-Schutzbedarfsklasse gibt es hierbei Spielraum bei der Interpretation der Definitionen der IT-Schutzbedarfsklassen. Zur Minimierung dieser Spielräume sollen deshalb im vorgeschlagenen Vorhaben zutreffende Szenarien, die zu einer Verletzung der allgemeinen Schutzziele führen können, für die nach den Erläuterungen (KKW und ZL) in die IT-Schutzbedarfsklassen 'Sehr hoch' und 'Hoch' zuzuordnenden IT-Systeme entwickelt werden. Diese Szenarien sollen anschließend analysiert und weiterentwickelt werden, um so einen entsprechenden Bewertungsmaßstab herzuleiten. Mit Hilfe dieses herzuleitenden Bewertungsmaßstabes soll anschließend eine eindeutige Zuordnung der IT-Systeme zu einer IT-Schutzbedarfsklasse ermöglicht werden. Im vorgeschlagenen Vorhaben sollen zunächst Bewertungskriterien zur Bewertung von IT-basierten Sicherungsmaßnahmen recherchiert werden. Diese sollen verglichen und zutreffende Bewertungskriterien für ausgewählte IT-basierte Sicherungsmaßnahmen, z.B. Firewalls, Prüfsummen, in kerntechnischen Anlagen und Einrichtungen erarbeitet werden. Die Zielsetzung dieser Arbeiten ist die Entwicklung eines bundeseinheitlichen Bewertungsmaßstabs für IT-basierte Sicherungsmaßnahmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Physikalische Modellierung des Ladevorgangs, wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Kontaktierung innerhalb der Ladestation sowie Aufbau eines Demonstrationsfahrzeuges mit den Entwicklungskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Institut für Elektromobilität durchgeführt. Für die nächsten Jahre wird von den Automobilherstellern der Einbau von Traktionsbatterien (ca.100kWh) angekündigt, die Reichweiten von bis zu 500km ermöglichen. Ladesäulen mit heutiger Ladeleistung (50kW) benötigen bei dieser Batteriegröße ca. 1,6 h, um 80% der Batteriekapazität, ausreichend für 400km Reichweite, nachzuladen. Das Ziel des Gesamtprojekts ist, die Ladedauer für 80% Vollladung auf eine 1/4 h zu reduzieren. Im Gesamtverbund wird sich die Hochschule Bochum hauptsächlich mit 3 Teilprojekten und zusätzlicher Mitarbeit in weiteren Teilprojekten beschäftigen: 1.) Physikalische Modellierung des Ladevorgangs und Simulation des Lade- und Fahrzyklus. Dabei steht die Durchdringung der Schnellladeproblematik mit Definitionen zu Anforderungen, Herausforderungen und Zielkonflikten des Systems im Vordergrund. 2.) Wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Kontaktierung innerhalb der Ladestation und im Batteriezellverbund bzw. zwischen Ladesäule und Fahrzeugbatterie. Hier werden im Rahmen einer Promotion die Möglichkeiten von Kontaktmaterialen, der Verbindungsformen, Einflussnahme auf die Wärmeentwicklung bzw. Wärmeabfuhr und das Optimierungspotential bei der Kontaktierung mit hohen Stromstärken bearbeitet. Ziel ist eine möglich effiziente Verbindung mit geringen Verlusten ohne zusätzliche Anforderungen an das Temperaturmanagement. 3.) Aufbau eines Demonstrationsfahrzeugs mit dem die Entwicklungskomponenten der Kooperationspartner, Schnellladestation und Fahrzeugbatterie, einem realitätsnahen Testprogramm folgend, erprobt und veranschaulicht werden können. Die Fahrzeugtechnologie (Spannungsebene, Temperaturkonditionierung usw.) müssen den geänderten Anforderungen angepasst werden und werden als mögliche Herausforderungen gelistet. Als Projektabschluss und übergeordnetes Hauptziel wird mit dem Prototypenfahrzeug der Nachweis geführt, dass das Projektziel erreicht wird.
Das Projekt "Die Klimatypen der Erde - Entwurf eines didaktisch begründeten modularen Klassifikationsschemas unter Anwendung aktueller globaler Klimadatensätze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pädagogische Hochschule Heidelberg, Institut für Gesellschaftswissenschaften, Abteilung Geographie durchgeführt. Der Klimazonenlehre kommt in der Schulgeographie nach wie vor eine wichtige Bedeutung zu. Dabei kommen zur räumlichen Abgrenzung und Definition verschiedener Klimate bisher meist Klimaklassifikationen zum Einsatz, die sämtliche Gliederungsebenen starr und ohne Vorstufen in einer Klimakarte darstellen und deren Datengrundlage inzwischen stark veraltet ist (Köppen/Geiger 1928, Troll/Paffen 1963). Das in den letzten Jahren entwickelte Klassifikationskonzept basiert im Gegensatz dazu auf einem modularen Baukastensystem, durch den ein sukzessiver, didaktisch begründeter Auf- und Ausbau möglich ist. Als Einteilungskriterien des effektiven Klassifikationsansatzes dienen Temperatur-, Niederschlags- und potenzielle Landschaftsverdunstungswerte. Durch die variable Zahl von Untergliederungsstufen lassen sich der Aufbau und der Komplexitätsgrad der Klimaeinteilung an die jeweiligen Bedürfnisse des Anwenders anpassen. In der aktuellen Projektphase werden die Klassifikationskriterien auf neu verfügbare globale Klimadatensätze angewandt. Dies ermöglicht im Vergleich zu historischen Werten eine Analyse und Visualisierung der Verschiebung von Klimazonen durch den globalen Klimawandel. Ergebnisse: Der Wärme- und Wasserhaushalt stellen die wichtigsten Kennzeichen des Klimas eines Raumes dar. Sie steuern wesentlich die Verbreitung der natürlichen Vegetation und die landwirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten. Aus diesem Grund lässt sich die Erde auf der Grundlage der jährlichen Durchschnittstemperaturen in vier Temperaturzonen gliedern: die Tropen, Subtropen, Mittelbreiten und Subpolare/Polare Zone. Auf dieser einfachen Ebene eignet sich der Klassifikationsentwurf als Einstieg für klimageographische Themen in den unteren Klassenstufen der Sekundarstufe I. Es gibt jedoch auch Regionen auf der Erde, in denen nicht die Temperaturen, sondern der permanente oder periodische Wassermangel die entscheidenden Grenzen für das Pflanzenwachstum setzt. Aus diesem Grund werden durch jährliche Niederschlagsmengen von weniger als ca. 300 mm die Trockenklimate abgegrenzt. Sie kennzeichnen die Verbreitung von Wüstengebieten auf der Erde, innerhalb der fünf Klimazonen findet eine weitere klimatische Unterteilung in verschiedene Klimatypen statt. Dabei kommt dem Wasserhaushalt einer Region eine wesentliche Rolle zu. Dieser wird auf der Grundlage des für die Vegetation zur Verfügung stehenden Wasserangebots definiert. Liegt die durchschnittliche monatliche Niederschlagsmenge (N) über der pLV (N größer/gleich pLV), so ist dieser Monat humid (feucht), im umgekehrten Fall (N kleiner pLV) arid (trocken). Auf der Grundlage der Zahl humider Monate lassen sich vier hygrische Klimatypen unterscheiden - aride, semiaride, semihumide und humide. Ein weiteres wichtiges Kennzeichen des Klimas einer Region stellen die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen dar. Sie steuern wesentlich den Wärmehaushalt. Dabei lassen sich auf der Grundlage des Temperaturunterschieds zwischen dem Monat mit der wärmsten
Das Projekt "Teilvorhaben: Datenintegration - Schnittstellen - Vorauswertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SWIFT Gesellschaft für Messwerterfassungs-Systeme mbH durchgeführt. Gegenstand des In-Situ-WIND-Projektes ist die Strukturüberwachung von Groutverbindungen von Offshore-Windenergieanlagen. Das Vorhaben erforscht erstmalig eine Methodensynthese aus Radar- und Referenzsensorik, um teils bisher nicht detektierbare Schädigungen zu erkennen. Der Nachweis hinsichtlich der Detektierbarkeit von Strukturschäden erfolgt anhand von Laboruntersuchungen sowie im Rahmen einer Offshore-Demonstration im Windpark Meerwind Süd Ost. Das Teilvorhaben der SWIFT GmbH verfolgt dabei insbesondere die nachstehenden Projektzielsetzungen: 1. Sammlung aller relevanten Anforderungen für ein Datenintegrationssystem 2. Definition von Schnittstellen zu ausgewählten Referenzsensoren 3. Systemintegration und Erfassung von Sensorendaten und Daten der radargestützten Diagnostik im selben System mit stark unterschiedlichen Anforderungen 4. Implementierung von Algorithmen zur Sofortanalyse vor Datenübertragung der radargestützten Diagnostik zur Reduzierung großer Datenmengen 5. Methodensynthese zwischen Radar- und Referenzsensorik.
Das Projekt "Teilvorhaben: Applikation und Validierung der Sensorkonzepte am Druckbehälter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hexagon Purus GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des hier beantragten Vorhabens ist es, durch eine sensorbasierte, objektivierbare Strukturüberwachung von automobilen H2-Faserverbund-Druckbehältern die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit von H2-Brennstoffzellen-Fahrzeugen (H2-FCEV) und letztlich die Kundenakzeptanz zu erhöhen. Durch eine On-Board-Überwachung des H2-Speichersystems wird das jetzige hohe Sicherheitsniveau von Brennstoffzellenfahrzeugen nochmals verbessert. Auf diese Weise werden Schäden auch bei kleineren Stößen (z.B. beim Aufsetzen auf einen Poller) oder frühzeitige Ermüdung (z.B. durch extreme Belastungen) verlässlich detektiert, der Reparaturaufwand reduziert, Entwicklungs-/Testzeiten verkürzt und die Fertigungsqualität effizienter überwacht. Das Vorhaben unterstützt so das Ziel, die Mobilität mit H2-FCEV in den nächsten zehn Jahren wettbewerbsfähig zu machen. Die spezifischen Ziele des Teilvorhabens von Hexagon Purus sind: - Definition von Randbedingungen an ein SHM-System aus Sicht eines Behälterherstellers. - Betriebssichere Befestigung von Sensoren an Typ 4 Druckbehältern zur zuverlässigen Messung von SHM-Daten. - Identifikation geeigneter Sensoren für entwicklungsbegleitende und zulassungsrelevante Prüfungen. - Identifikation geeigneter Sensoren für Serienprodukte. - Identifikation der charakteristischen Sensorsignale bei bekannten Versagensarten in Typ 4 Druckbehältern: Matixrisse, Delamination, Faserbruch. - Schaffung einer Interpretationsgrundlage von Sensorsignalen zur Bewertung der Behälterintegrität. - Charakterisierung diverser gezielt eingebrachter Fertigungsfehler auf Basis von Sensorsignalen (End-of-line Inspektion).
Das Projekt "Teilvorhaben: Definition von System- und Betriebsgrenzen, Aufbau der Simulationsumgebung des elektrischen Antriebsstrangs und Realisierung eines Batteriedemonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ElringKlinger AG durchgeführt. Um den sicheren Betrieb einer Batterie zu gewährleisten und das gesamte Potential im Hinblick auf Lebensdauer, Leistung und Kapazität zu nutzen, ist eine robuste und genaue Bestimmung der Zustandsparameter unabdingbar. Im Zuge des Projekts soll daher ein intelligentes Batteriemanagementsystem entwickelt werden, welches die Vorhersage der Temperatur, des Ladezustands, des Alterungszustands und der verbleibenden Lebensdauer optimiert sowie die das Thermomanagement der Batterie regelt. Dies soll durch die Kombination eines echtzeitfähigen und KI-basierten Algorithmus im Steuergerät und der externen Verlagerung eines rechenintensiveren, physikalischen Modells erreicht werden, und somit die jeweiligen Stärken bestehender Konzepte vereinen. Basierend auf den Algorithmen und dem physikalischen Modell soll eine Fahrzeugsimulation aufgebaut werden, damit Leistungsanforderungen an die Batterie simulativ überprüft werden können. Durch den Aufbau einer HV-Batterie und eines Fahrzeugdemonstrators soll zudem der Weg in Richtung industrieller Anwendungen unter realitätsnahen Umgebungsbedingungen geebnet werden.
| Origin | Count |
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| Bund | 9 |
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| Förderprogramm | 9 |
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| Boden | 3 |
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| Luft | 5 |
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