Das Projekt "Teilprojekt 1: Effiziente Verfahren der gemischt-ganzzahligen Optimalsteuerung unter Integration robuster Optimierungsansätze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mathematische Optimierung durchgeführt. Die bisher weitgehend auf Basis weniger, einfacher Regeln und auf Steady-State-Annahmen isoliert voneinander betriebenen Einzelkomponenten von Netzwerken erneuerbarer Energieträger (Off-Shore-Windparks, Versorger und Verbrauchernetze, thermoelektrische Komponenten eines Wohnhauses) sollen durch systematische mathematische Modellierung der zugrunde liegenden Prozesse, durch zuverlässige und schnelle Optimierungsverfahren und durch die Entwicklung und den praktischen Einsatz von optimaler Albaufplanung und Feedback-Steuerung unter Unsicherheiten ersetzt werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der dezentralen, d.h. der verteilten Behandlung der Optimierungsfragestellungen in Netzwerken. Interesse der Industriepartner: IAV ist besonders am optimalen Betrieb eines Netzwerks von Windkraftanlagen unter Angebotsunsicherheit interessiert. TLK ist besonders an einer systemischen Optimierung des simultanen Betriebs von thermischen und elektrischen Komponenten eines Hausnetzwerks interessiert.
Das Projekt "Teilprojekt 6: Umweltaspekte sowie Thermoelektrische Generatoren in industrieller Versorgungstechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von APP Projektentwicklungs und Planungs GmbH durchgeführt. Das AGENT-elF-Projektziel besteht in der generativen Fertigung dreidimensionaler Bauteile mit integrierten elektrischen sowie Wandlerfunktionalitäten als Multimaterialsysteme in einer Anlage bzw. in einem geschlossenen Prozess. Im Ergebnis entstehen bisher nicht oder nur sehr aufwändig herstellbare Werkstoffverbunde, in die je nach Anforderung sensorische Elemente integriert werden können. Als flexibel einsetzbare und robuste generative Herstellungstechnologie bietet sich der Dispenserdruck für die Integration elektrischer Funktionalitäten an. Basierend auf dieser Technologie erfolgt die Entwicklung einer Gesamtanlage für die gesamte Prozesskette. Für drei ausgewählte Anwendungen werden erste Labordemonstratoren herstellbar. Die wissenschaftlich-technischen Arbeitsziele von APP bestehen zum einen in der Entwicklung und dem Test von Anwendungsszenarien und Demonstratoren für Energierückgewinnung aus Abwärme führenden Ver- und Entsorgungssystemen, zum Anderen in der vorhabensübergreifenden Lenkung, Koordination und Unterstützung der Aspekte Umweltverträglichkeit und Ressourcenverfügbarkeit.
Das Projekt "THERMOSIL - Kostengünstige Herstellung von thermoelektrischen Generatoren auf Basis von Magnesiumsilizid durch fortschrittliche Gießtechnik und Extrusion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Köln, Institut für Fahrzeugtechnik durchgeführt. Vorhabensziel: Ziel des Vorhabens ist die Herstellung von Werkstoffen hoher thermoelektrischer Effizienz aus ungiftigen Magnesium-Zinn-Siliziden. Für die Anwendung in der Automobilindustrie stehen dabei problemlos hochskalierbare sowie kostengünstige Verfahren wie die der Schmelzmetallurgie und des Gießens sowie des Strangpressens im Fokus. Am Projektende soll eine Entscheidungsmatrix erarbeitet worden sein, die die angewandten Herstellverfahren mit der Effizienz der damit gewonnenen thermoelektrischen Werkstoffe in Relation setzt. Arbeitsplanung: Für die schmelzmetallurgische Darstellung werden ausgewählte Tiegelmaterialien und Abdecksalze verwendet. Die Gefügebeeinflussung geschieht durch zusätzliche Legierungselemente und durch die Einstellung unterschiedlicher Abkühlraten. Die so erhaltenen Materialien werden hinsichtlich ihrer thermoelektrischen Eigenschaften charakterisiert und eingeordnet. Nach Einstellung einer reproduzierbaren Synthesemethode soll in Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern eine Betriebsversuch im Technikumsmaßstab erfolgen. Die Weiterverarbeitung erfolgt dann durch Koextrusion mittels Indirektstrangpressen zur Darstellung der gewünschten Geometrien und zur Vermeidung von Zerspanungsverlusten.
Das Projekt "Thermoelectric clathrates for waste heat recovery" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Festkörperphysik durchgeführt.
Das Projekt "Untersuchung einer thermoelektrischen Wärmepumpe für den Einsatz in Elektrofahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes sollte erstmals untersucht werden, welches die energetisch optimalen Materialkombination der Komponenten thermoelektrischer Halbleiter, Sperrschicht und Lot darstellt. Die Identifizierung einer optimalen Materialkombination ist Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung aller folgenden Projektphasen. Ein weiteres Ziel des vorliegenden Projektes ist der Vergleich zwischen den momentan marktüblichen und etablierten Löttechniken und einem zu identifizierenden und charakterisierenden neuartigen Fügeprozess für thermoelektrische Bauteile. Im Hinblick auf eine mechanisch stabilere Verbindung bei ansonsten gleichbleibenden Materialeigenschaftenverspricht eine erfolgreiche Realisierung eines neuartigen Konzeptes, zum Beispiel des Klebens, ein sehr hohes Potenzial. Neben dieser neuartigen Fügemethode werden jedoch auch die konventionellen Lötprozesse genauer untersucht und im Rahmen der Möglichkeiten hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit und Leistungsfähigkeit in mechanischer wie energetischer Sicht optimiert. Hierfür werden Schichtproben für detaillierte Parametermessungen und Module für Prüfstandmessungen hergestellt. parallel zu den zuvor genannten Projektzielen soll der Aufbau einer thermoelektrischen Wärmepumpe als Klimatisierungskonzept ein elektrifiziertes Fahrzeug erfolgen. Es gilt es, vorhandene Wärmepumpenkonzepte zu analysieren und ggf. zu übernehmen, und die neuen Komponenten darauf anzupassen. Hierbei sind Simulationen des ganzheitlichen thermoelektrischen Klimatisierungskonzepts Kernbestandteil der Untersuchungen. Abschließend sollte eine energetisch optimierte Wärmepumpe mit einer Heizleistung von ungefähr 6 kW bei einer zur Verfügung stehenden Kälteleistung von etwa 4 kW entwickelt werden. Die Identifizierung der dabei auftretenden Verluste erfordert eine detaillierte numerische Analyse. Die anspruchsvolle Modellierung ist außerdem die Grundlage zur Ermittlung des energetischen Optimums. (Text gekürzt)
Das Projekt "Industrialisierungskonzept für hochtemperaturtaugliche thermoelektrische Generatoren zur Abgaswärmenutzung in Automobilen auf Basis neuartiger Materialien (EcoTEG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Werkstoff-Forschung durchgeführt. 1. Vorhabenziel In Abstimmung mit dem PT Jülich wird AZK 5 durch die beigefügte Gesamtvorhabensbeschreibung abgedeckt. 2. Arbeitsplanung Arbeitspakete: 0. Projektmanagement 1. Systembewertung und Lastenheft 2. Moduldesign und Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) 3. Prüfung Module Einzelmodulteststand 4. Auslegung Gesamtsystem 5. TEG Test am Prüfstand/im Fahrzeug 6. Industrialisierungskonzept
Das Projekt "Industrialisierungskonzept für hochtemperaturtaugliche thermoelektrische Generatoren zur Abgaswärmenutzung in Automobilen auf Basis neuartiger Materialien (EcoTEG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Rhein-Waal, Campus Kleve, Fachbereich Technologie und Bionik, Abteilung Angewandte Optoelektronik und Laserphysik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Projektes ist es, thermoelektrische Materialien, Module und Systeme hinsichtlich Temperaturverteilung und thermomechanischer Beanspruchung zu charakterisieren. 2. Arbeitsplanung Neue Messverfahren basierend auf Thermografie und Speckle-Interferometrie werden eingesetzt zur Charakterisierung der Module.
Das Projekt "Modulares Thermoelektrik Modul für Nutzfahrzeuge im Rahmen des FFG-Förderprogrammes 'Headquarter Strategy'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme durchgeführt. Modulares Thermoelektrik Modul für Nutzfahrzeuge im Rahmen des FFG-Förderprogrammes 'Headquarter Strategy'
Das Projekt "Si- und SiGe-Dünnfilme für thermoelektrische Anwendungen (SiGe-TE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics,Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Realisierung effizienter thermoelektrischer Dünnschichtbauelemente auf Si-und SiGe-Basis, wobei Konzepte zur ZT-Erhöhung im Focus stehen. Im TV-3 wird die Anwendung von Versetzungsnetzwerken in dünnen SOI-Strukturen für Si-basierte thermolektrische Generatoren grundlegend erforscht. Die Eigenschaften von Netzwerken in Si führen u.a. zur Verringerung des Widerstandes und der Wärmeleitung. Hierdurch kann eine wesentliche ZT-Erhöhung von Si erreicht werden. Ziel ist es, eine Konzeption für einen Demonstrator vorzulegen, der sich auf dem Chip integrieren lässt. Die Arbeiten zu TV-3 verbinden die Kompetenzen von MPI Halle, BTU Cottbus und IHP Frankfurt (Oder) zur Halbleiter-Technologie einschliesslich Waferbonden, zum Bauelemente- und Schaltungsentwurf und zur Diagnostik. Die Arbeiten des IHP konzentrieren sich auf die Charakterisierung von Material und Teststrukturen, Funktionselementen sowie auf Beiträge zum Integrationskonzept. Es werden u.a. Verfahren der HL-Mikroskopie u. -Spektroskopie genutzt und an die Probleme angepasst werden. Dabei werden der Einfluss von Parametern (Struktur des Versetzungsnetzwerkes, Dotierstoffkonzentration, Leitungstyp usw.) auf ZT, Thermospannung und Wirkungsgrad untersucht. Besondere Berücksichtigung erfährt dabei - in Hinblick auf das Design der Funktionselemente und das zu erarbeitende Integrationskonzept - die Wechselwirkung zwischen Material und Technologie.
Das Projekt "Si- und SiGe-Dünnfilme für thermoelektrische Anwendungen (SiGe-TE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die technologischen Grundlagen für effiziente thermoelektrische Dünnschichtbauelemente auf Silicium- und Germaniumbasis stehen im Fokus. Hierfür soll das Potential der Nanostrukturierung zur Realisierung von Si- bzw. Si-Ge-basierten Dünnschichten gezielt eingesetzt und transferiert werden. Die Herausforderung des Projekts besteht in der Messung der relevanten Transportgrößen, die den Gütefaktor bestimmen. Diese müssen für die Schichtstrukturen thermoelektrischen Si-Strukturen, die eine erhebliche Steigerung der Effizienz aufweisen und herkömmliche Materialien ersetzen können. 2. Arbeitsplanung Die umfassende und vergleichende thermoelektrische und strukturelle Charakterisierung der von den Projektpartnern hergestellten Si- und Si-Ge-Schichtstrukturen ist das zentrale Element des Teilvorhabens. Die Messergebnisse werden genutzt, um Schlussfolgerungen für die Optimierung der Herstellungsparameter bzw. die generelle Anwendbarkeit der Methode zu ziehen. Neben der Charakterisierung besteht der zweite Aufgabenkomplex im TV 4 in der Bereitstellung von lithographischen Strukturierungstechniken für die Verbundpartner zur Herstellung von Nanostrukturen. Es soll gezeigt werden, dass sich die Effizienz von thermoelektrischen Si-basierten Materialien durch eine Nanostrukturierung als Nanosäulen entsprechend vorliegender theroretischer Konzepte und erster Messungen wesentlich verbessern lässt. Es sollen Teststrukturen hergestellt werden, die als Basis für eine zukünftige Entwicklung...
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