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CO2-Einsparung durch Entwicklung von preiswerten, thermoelektrischen Materialien und Modulen auf Basis von Halb-Heusler-Legierungen

Das Projekt "CO2-Einsparung durch Entwicklung von preiswerten, thermoelektrischen Materialien und Modulen auf Basis von Halb-Heusler-Legierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Arbeitsziel der VACUUMSCHMELZE innerhalb des Projekts thermoHEUSLER ist die Entwicklung eines Herstellverfahrens für Halb-Heusler Materialien, welche in thermoelektrischen Modulen zur Stromerzeugung genutzt werden können. Das Herstellverfahren soll die Fertigung von Pilotmengen im Maßstab von ca. 10 kg erlauben. Neben der Herstellung der Legierungen beinhaltet dies auch die Entwicklung eines geeigneten Umformungsverfahrens, welche die Weiterverarbeitung der Legierungen zu für Module benötigte Elementgeometrien durch erlaubt. Der Arbeitsplan zur Erreichung der Vorhabenziele gliedert sich hauptsächlich in 4 Pakete. Basierend auf Vorarbeiten sollen zunächst aus der Literatur bekannte Halb-Heusler Standardmaterialien für die im thermoHEUSLER Projekt vorgesehene Modulentwicklung hergestellt werden. Als zweites Paket folgt das Upscalen des Herstellprozesses. Hierfür sind zunächst zwei unterschiedliche Vorgehensweisen geplant, diese sind das Upscalen über die Herstellung massiver Gussblöcke und die Herstellung über pulvermetallurgische Prozesse. Parallel dazu wird in einem weiteren Arbeitspaket Technologien für die Verarbeitung und Umformung der Legierungen entwickelt. Schließlich sollen mit den erarbeiteten Methoden neue, optimierte Halb-Heusler Legierungen hergestellt werden, welche innerhalb des Projektes thermoHEUSLER entwickelt wurden.

SIEGEN : Waferbasierte thermoelektrische Generatoren für Temperaturen oberhalb 200 C

Das Projekt "SIEGEN : Waferbasierte thermoelektrische Generatoren für Temperaturen oberhalb 200 C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. Im Bereich der Aeronautik sind die Reduzierung des Wartungsaufwandes und die Gewichtsersparnis von oberster Priorität. Die Einführung neuer Technologien beispielsweise in ein Flugzeug gelingt nur, wenn neben dem Nachweis des Nutzens die Gewichtsbilanz positiv ist. EADS Innovation Works plant im Rahmen des Verbundvorhabens die Untersuchung thermoelektrischer Generatoren zur Energieerzeugung aus der sogenannten Zapfluft der Triebwerke. Hierfür werden extrem leichte und effiziente TEGs benötigt. Die Einsatztemperaturen können zwischen 200 und 400 C liegen. Es sollen zwei Unterschiedliche Anwendungen untersucht werden: Zum einen der Betrieb von Sensoren im Bereich von ca. 1-100mW und zum anderen der Betrieb von Aktuatoren im Bereich von ca. 10-100W. Autonome, drahtlose Sensoren können im Bereich des Zapfluftsystems zur Überwachung der Systeme (Temperatur, Leckrate) oder der Struktur (Triebwerksaufhängung) eingesetzt werden. Neben der Überwachung des Zapfluftsystems soll auch die Möglichkeit der Steuerung des Systems untersucht werden. Die Wärmetauscher beispielsweise beinhalten Aktuatoren (Ventile), die Mittels der erzeugten Energie betrieben werden könnten. Die Arbeitsplanung beinhaltet a) die Spezifikationen für die Aeronautik, b) die Begleitung der Technologieentwicklung, c) den Aufbau von Funktionsmustern und d) deren Feldtest.

Wärme zu Kälte - Ladeluftkühlung durch Abgasenergie

Das Projekt "Wärme zu Kälte - Ladeluftkühlung durch Abgasenergie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik, Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik durchgeführt. Das Projekt Heat2Cool befasst sich mit Möglichkeiten der Ladeluftkühlung bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren unter Umgebungstemperatur durch Einsatz einer thermisch angetriebenen Kälteanlage. In Kooperation mit dem Fachgebiet für Verbrennungskraftmaschinen wird mit Hilfe der Simulation das Potential der effizienteren Energienutzung im Motor und die damit einhergehende Minderung der CO2-Emission abgeschätzt. Das Institut für Maschinen- und Energieanlagentechnik untersucht die Eignung verschiedener Kälteprozesse, d.h. Ab- und Adsorption, Thermoelektrik, Thermoakustik, Dampfstrahl- und Vuilleumier-Kälteanlagen. In einer geplanten, sich anschließenden experimentellen Phase soll die Miniaturisierbarkeit der Kälteanlage und die Ergebnisse der realen Kopplung untersucht werden.

Thermoelektrisches Kuehlsystem fuer Verbrennungsmotoren

Das Projekt "Thermoelektrisches Kuehlsystem fuer Verbrennungsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Bereich Fahrzeugtechnik, Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik durchgeführt. Nutzung von Abwaerme des Kuehlkreislaufes eines Kfz-Verbrennungsmotors zur Erzeugung von Elektroenergie fuer das Kfz-Bordnetz. Direktumwandlung von Waerme in Elektroenergie nach dem Seebeckeffekt.

Industrialisierungskonzept für hochtemperaturtaugliche thermoelektrische Generatoren zur Abgaswärmenutzung in Automobilen auf Basis neuartiger Materialien (EcoTEG)

Das Projekt "Industrialisierungskonzept für hochtemperaturtaugliche thermoelektrische Generatoren zur Abgaswärmenutzung in Automobilen auf Basis neuartiger Materialien (EcoTEG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Ein thermoelektrischer Generator (TEG) kann einen Teil der Abwärme im Abgasstrang eines Automobils in elektrischen Strom umwandeln und durch Deckung bzw. Entlastung des Bordnetzes signifikant Kraftstoff einsparen. Größte Herausforderung ist der Aufbau von automobiltauglichen thermoelektrischen Modulen mit neuen Thermoelektrika. Im Rahmen des Projektes wird die Aufbau- und Verbindungstechnik für Module entwickelt. Die darauf basierenden Modulprototypen werden für den Aufbau eines ersten TEG verwendet. Die Entwicklungsarbeiten sind in 5 große Arbeitspakete (AP) aufgeteilt. Im AP 'Systembewertung und Lastenheft' werden Untersuchungen und Bewertungen zum Einbauort des TEG durchgeführt, ein Lastenheft definiert und ein TEG-Simulations-Modell erstellt. Im AP 'Moduldesign und Aufbau- und Verbindungstechnik' erfolgt die Auslegung des Moduls sowie die Umsetzung in Prototypen mit deren anschließender Charakterisierung. Das AP 'Prüfung Module Einzelmodulteststand' beinhaltet die umfassende Prüfung der aufgebauten Prototypen hinsichtlich Kenndaten, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Im AP 'Konzepte, Bauweisen und Konstruktion des Sub- sowie Gesamtsystems' wird an der Konzeption und konstruktiven Umsetzung der benötigten Komponenten und Halbzeuge für den modularen Aufbau eines thermoelektrischen Generators gearbeitet. AP 'TEG Test am Prüfstand/ im Fahrzeug' befasst sich mit dem Nachweis der Funktionsfähigkeit des TEG im Abgasstrang des Automobils.

Integrierte Multifunktionssysteme für Energiewandlung, Energiespeicherung und Energienutzung durch Multiskalenmaterialien - iMuseum

Das Projekt "Integrierte Multifunktionssysteme für Energiewandlung, Energiespeicherung und Energienutzung durch Multiskalenmaterialien - iMuseum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Werkstofftechnik durchgeführt. Für die effiziente Energieerzeugung (Photovoltaik, Thermoelektrik, Photokatalyse zur Wasserspaltung, Brennstofferzeugung, Katalyse von Brennstoffen) und Energiespeicherung (Neue Batteriewerkstoffe, Li-Ionen-Batterien, Wasserstoffspeicherung, Wärmespeicherung) und auch den Energietransport (neue Leitungssysteme, Supraleitung, Hochspannungs-Gleichstromübertragung, Netzstabilität) ist der nachhaltige Aufbau übergreifender Netzwerkstrukturen im Bereich Multiskalen-Mikro- und Nanowerkstoffe für die Energietechnik notwendig. Gemeinsame Kooperationsstrategien zu entwickeln, Innovationspotenziale in der internationalen Zusammenarbeit zu erschließen und erfolgreich an Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu arbeiten und gemeinsame Forschungsanträge zu stellen ist ein Hauptziel des Innovationsnetzwerkes iMUSEUM, welches auch eine nachhaltige echte europäische bzw. internationale Dimension bekommen soll. Die Produktion von nanostrukturierten Werkstoffen für die effiziente Energieerzeugung, -speicherung und -transport ist eine große Herausforderung. Interessante Ansätze, wie Nanomaterialien erheblich effizienter Energie speichern, oder Wasser einfach durch Sonnenlicht in Wasserstoff und Sauerstoff spalten können sollen umgesetzt werden. So gelingt es diesen Wasserstoff mit dem CO2 der Luft in Brennstoffe (also Benzin- oder Erdgas-Ersatz) umzuwandeln. Weiterhin werden Nanomaterialien entwickelt, die Wärmeenergie effizient über lange Zeiträume speichern und bei Bedarf zur Verfügung stellen können. Während die Nanomaterialien schon erforscht werden, ist deren Integration in handhabbare Systeme noch nicht intensiv bearbeitet. Insbesondere die Einbindung der Nano-Werkstoffe in makroskopische Systeme für die Anwendung in der Energietechnik ist eine extrem anspruchsvolle Aufgabe. Genau dies ist die Entwicklung von Multiskalenwerkstoffen in der Energietechnik. Für all diese Anwendungen ist aus heutiger Sicht die Entwicklung von Multiskalenwerkstoffen notwendig.

Future_Heat_Pump: Analyse und Weiterentwicklung innovativer Wärmepumpentechnologien für zukünftige Gebäude

Das Projekt "Future_Heat_Pump: Analyse und Weiterentwicklung innovativer Wärmepumpentechnologien für zukünftige Gebäude" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Burgenland GmbH durchgeführt. Problematik und Ausgangssituation: Zukünftige Gebäude bedürfen neuer Lösungen im Bereich der Gebäudetechnik. Durch thermisch immer besser werdende Gebäudehüllen müssen auch die Themenfelder Heizen und Kühlen innerhalb der Gebäudetechnik auf diese neuen Bedingungen abgestimmt werden. In den letzten Jahren zeigten sich folgende Trends: kleiner werdende Heizlasten, größer werdende Kühllasten, gleichbleibender Warmwasserbedarf, erhöhte Nutzerkomfortanforderungen. Gleichzeitig denkt jedoch z.B. der Heizungsmarkt (Wärmepumpenhersteller, Installateure, Planer) immer noch in überdimensionierten, mit sehr großem Sicherheitsaufschlag bedachten Leistungsklassen. Es fehlen am Heizungsmarkt geeignete Lösungen im kleinen Leistungsbereich, die einerseits geringe Heizlasten dezentral ohne Verteilverluste abdecken können, und andererseits auch für die dezentrale Warmwasserbereitung geeignet sind. Zusätzlich benötigt ein Großteil der am Markt erhältlichen Wärmepumpen- und Kältemaschinentechnologien klimarelevante Kältemittel. Parallel zu dieser erwähnten Problematik, hat jedoch die Materialforschung in den letzten Jahren große Forschungsfortschritte gemacht, sodass alternative Wärmepumpen- und Kältemaschinentechnologien, ohne klimarelevante Kältemittel, ohne bewegte Teile und ohne Schallemissionen mit Hilfe weiterer Forschungstätigkeit kompetitiv mit konventionellen Technologien werden. Ziele und Innovationsgehalt gegenüber dem Stand der Technik/Stand des Wissens: Ziel des Projekts ist es, materiellen und immateriellen Strukturaufbau im Bereich innovativer dezentraler Wärmepumpentechnologien zu realisieren, insbesondere unter Berücksichtigung neuer innovativer Ansätze wie der Thermoelektrik, Thermoakustik und Magnetokalorik. Dabei werden in den genannten Bereichen Messgeräte und Simulationssoftware angeschafft, sowie experimentelle und numerische Methoden weiterentwickelt und angewandt, um tiefergehende Forschungsaktivitäten für Heiz- und Kühlanwendungen in der Gebäudetechnik durchzuführen. Die Innovation liegt dabei einerseits in der Fokussierung auf dezentrale Wärmepumpen, und andererseits in der Anwendung der Effekte Thermoelektrik, Thermoakustik und Magnetokalorik zum Kühlen und Heizen in der Gebäudetechnik. Erwartete Ergebnisse und Erkenntnisse: Mit Hilfe modernster Messtechnik, Computersoftware, Teststandinfrastruktur und immateriellem Know-How können dezentrale Kompressions-Wärmepumpen und alternative Wärmepumpen- und Kältemaschinenkonzepte basierend auf den Effekten Thermoelektrik, Thermoakustik und Magnetokalorik tiefergehend erforscht werden. Als Ergebnis des Projektes stehen validierte Messmethodiken und Simulationsmethodiken, die es erlauben, gepaart mit dem institutionellen Know-How-Gewinn, dezentrale Kompressions-Wärmepumpen im kleinen Leistungsbereich, sowie innovative Wärmepumpen- und Kältemaschinenkonzepte ohne klimarelevante Kältemittel zu bewerten, weiter zu erforschen und gemeinsam mit Unternehmenspartner weiter zu entwickeln.

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