Michael Reichel (ari)
gefördert durch das Bundeministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Das Verbundvorhaben ZO.RRO schafft am Fallbeispiel der Energieversorgung und der industriellen Abnehmer Thüringens eine Infrastruktur für eine systemische Energiewende, die über übliche bilanzielle Ansätze hinausgeht und darauf abzielt, die komplette Palette von Systemdienstleistungen kohlendioxidfrei zu erbringen. Dazu wird die Bereitstellung von Flexibilitäten in einem System mit sektorenübergreifender Netzführung untersucht. Neuartige Energiespeicher- und IT-Lösungen sowie Elektromobilität werden berücksichtigt.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
Prof. Dirk Westermann
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Im Rahmen der Energiewende erfolgt neben dem Ausbau regenerativer Energiequellen eine erforderliche Anpassung der Stromnetzstruktur in ganz Europa. Das Forschungsvorhaben dientin diesem Zusammenhangdem Entwurf, der Modellierung und der Erprobung eines digitalen, automatisierten Systemmodells für Umrichter-dominierte Verteilnetze. Dazu gehören die Konzeption und das Design einer verteilten DigitalTwin-lnfrastruktur für das Verteilnetz unter Berücksichtigung der in früheren Projektenuntersuchten Inter-undlntranetz-Wechselwirkungen. Ziel ist es, mit neuen digitalen Technologien das Stromnetz aktiv zu steuern und zu regeln, um die Stabilität der Energieversorgung auch mit den nicht durchgängig zur Verfügung stehenden regenerativen Energiequellen zu erhalten.
Kontakt:
Thüringer Energieforschungsinstitut (ThEFI)
Prof. Dirk Westermann
E-Mail | Webseite
gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Dieses Projekt ist ein Teil des Kopernikus-Projekt ENSURE, welches neue Energienetzstrukturen für die Energiewende erforscht. Energienetzsysteme stellen im Großen (Land) und im Kleinen (Wohnsiedlung) elektrische Energie für Verbraucher bereit. Eine große Herausforderung ist dabei die Aufrechterhaltung einer stabilen Spannungsversorgung bei steigenden Anforderungen durch den Einsatz regenerativer Energiequellen, was durch neuartige Assistenzsysteme gewährleistet werden muss.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
Prof. Dirk Westermann
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Das Projekt ForLab ist ein Infrastrukturprojekt an der TU Ilmenau zum Ausbau der Fertigungstechnologien am Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien, um extrem energieeffiziente Mikroschaltungen (Memristornetzwerke) für umfassende Untersuchungen an biologisch inspirierter Elektronik (neuromorphe Elektronik) durchführen zu können. Die zugehörigen wissenschaftlichen Untersuchungen finden im Projekt MemWerk statt. Die Entwicklung energieeffizienter Elektronik wird notwendig, da der Ausbau von IT-Infrastruktur und digitalen Dienstleistungen zu einem jährlich massiv ansteigenden Energiebedarf beiträgt.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Mikro- und nanoelektronische Systeme
Prof. Martin Ziegler
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch die Carl-Zeiss-Stiftung
Ziel des Projekts ist die umfassende Untersuchung von memristiven Materialien für die neuromorphe Elektronik, d.h. für biologisch inspirierte Elektronik. Biologisch inspirierte Elektronik hat den Vorteil, im Betrieb gegenüber herkömmlichen Halbleiter-Transistorschaltungen extrem energieeffizient zu sein. Als Vorbild dienen Synapsen im Gehirn. Elektrische Bauelemente aus memristiven Materialien besitzen ein ähnliches Verhalten wie Synapsen und werden als Memristoren bezeichnet. Das Wort Memristor setzt sich aus Memory (=Gedächtnis) und Resistor (=Widerstand) zusammen. Es handelt sich also um veränderliche Widerstände, die ihren Zustand auch ohne Energiequelle abspeichern, was letztlich das Potenzial für die Einsparung großer Mengen an Energie in elektrischen Schaltungen (Mikrochips und Prozessoren) bedeutet.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Mikro- und nanoelektronische Systeme
Prof. Martin Ziegler
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch das Land Thüringen, den Europäischen Sozialfonds (ESF) und die Thüringer Aufbaubank
Die Forschergruppe 2D-Sens hat das Ziel, neuartige zweidimensionale Materialen aus der Gruppe der TMDs, also Transition Metal Dichalcogenide - das sind atomar dünne Halbleiterverbindungen - zu erforschen. Deren besondere Eigenschaften sollen für die Gasdetektion genutzt und als innovative Konzepte für Gassensoren (Messung von Gaskonzentrationen) umgesetzt werden. Die Eigenschaften dieser Materialien ermöglichen den Bau von Sensoren, die sehr stark auf ihre Umwelt reagieren. Durch die potenziell hohe Messempfindlichkeit wird es möglich, sehr energieeffiziente Systeme zu entwickeln.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Mikro- und nanoelektronische Systeme
Prof. Martin Ziegler
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch die Europäische Union
In diesem Projekt werden neue Technologien für neuartige Elektrofahrzeug-Prüfstände erforscht. Durch die enorm hohe Anzahl an verschiedenen Untersuchungsparametern müssen die Prüfstände zukünftig miteinander vernetzt sein. Nur dadurch wird es möglich, gleichzeitig (in Echtzeit) mehrere Messungen durchzuführen, deren Werte im Anschluss einander zuzuordnen sind. Auf diese Weise sind Zusammenhänge des komplexen Systems „Elektrofahrzeug“ ganzheitlich zu erfassen, was eine spätere Weiterentwicklung von E-Fahrzeugen vereinfacht.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik
Dr. Valentin Ivanov
E-Mail | Website zum Projekt
gefördert durch die Europäische Union
Dieses Projekt fördert einen Wissensaustausch zwischen Industrie und Wissenschaft in einem Verbund von 10 Partnern mit dem Ziel, die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen zu befördern, indem deren Reichweite durch neue Technologien massiv erhöht wird. Dabei sollen auch Komponenten entwickelt werden, die wirtschaftlich produzierbar sind (Massenmarkttauglichkeit) und deren erforderliche Ressourcen umweltschonend gewonnen werden können. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Antriebssträngen, die direkt im Rad eines Fahrzeugs integriert sind (In-Wheel-Powertrains). Ein weiterer Aspekt des Forschungsprojekts ist die Erhöhung der Fahr-und Betriebssicherheit von Elektrofahrzeugen durch die Weiterentwicklung spezieller Komponenten und Steuerungen, speziell für angepasste Bremssysteme.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik
Dr. Valentin Ivanov
E-Mail | Website zum Projekt
gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Im Zuge der Energiewende wird die Verbreitung von Gleichstrom (DC) in der Niederspannung immer mehr an Bedeutung gewinnen, da dies eine deutlich effektivere Möglichkeit zur Übertragung elektrischer Energie aufgrund geringerer Netzverluste darstellt. An Schutzsysteme in solchen DC-Netzen werden hohe Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Selektivität, sicherer Abschaltung und galvanischer Trennung gestellt, die sich damit deutlich von bisherigen Lösungen für das etablierte Wechselspannungsnetz unterscheiden. Insbesondere das Löschen von nun auftretenden Lichtbögen bei der Trennung von Kontakten stellt eine große Herausforderung dar. In diesem Forschungsprojekt werden Materialien und geeignete Komponenten untersucht, die eine betriebssichere Anwendung von Gleichstromnetzen ermöglichen.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen
Prof. Frank Berger
E-Mail | Webseite
gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Der sich gegenwärtig vollziehende Umbau der Elektroenergieversorgung Deutschlands ist gekennzeichnet durch die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen sowie der Steigerung der Effizienz der Erzeugung, des Transports und der Verteilung der elektrischen Energie. Der zunehmende Umstieg von reinen Wechselstromnetzen auf Netzstrukturen, die auch Hochspannungsgleichstromnetze enthalten, bietet neben einer optimierten Steuerung der Netze auch eine effizientere Übertragung von elektrischer Energie. Gleichzeitig werden jedoch auch neuartige Leistungsschalter benötigt, die mit der hohen Gleichspannung betriebssicher umgehen können. Im Rahmen dieses Projekts werden für diesen Einsatzzweck Hybridschaltgeräte (Kombination von Elektronik und Mechanik) weiterentwickelt und optimiert.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen
Prof. Frank Berger
E-Mail |
gefördert durch das Land Thüringen, den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und die Thüringer Aufbaubank
Untersuchung der Machbarkeit und Leistungsfähigkeit einer agentenbasierten Steuerungs- und Betriebsführungslösung zur gesteuerten elektrischen Nachladung von E-Fahrzeugen in Parkhäusern
Energiewende und Digitalisierung unserer Gesellschaft sind zentraler Treiber auch für den Umbau der bisherigen Mobilität. Die Elektromobilität fungiert dabei als Motor und Demonstrator, da einerseits neue Mobilitätskonzepte initiiert werden und andererseits die Energienetzintegration der Fahrzeuge den Wandel des Energienetzes und des Energiemarktes verdeutlicht. Mit diesem Forschungsprojekt wird eine Lösung erarbeitet, welche für das Szenario halböffentlicher Parkraum eine Möglichkeit zur Kopplung von Parken und Laden mit innovativen energiewirtschaftlichen Dienstleistungen verbindet und damit marktfähige und netzdienliche Systemlösungen anstrebt.
Zielstellung des Projektes ist die Erforschung und Erprobung eines Konzeptes zum Pooling von virtuellen Parkhausspeichern und der Bereitstellung der daraus entstehenden Flexibilität am Energiemarkt.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Energieeinsatzoptimierung
Prof. Peter Bretschneider
E-Mail |
gefördert durch die Carl-Zeiss-Stiftung
Das Ziel des Vorhabens E4SM ist es, innovative wissenschaftliche Methoden für die Entwicklung, Implementierung, Einrichtung und den Betrieb von Machine Learning (ML) basierten Assistenzsystemen für das Smart Manufacturing in industriellen Anwendungsszenarien zu erforschen. Im Kontext von Industrie 4.0 sollen dabei insbesondere die Anforderungen und Besonderheiten bei Fertigungs- und Montageprozessen kleiner und mittelgroßer Unternehmen (KMU) berücksichtigt werden. Durch die damit einhergehende Optimierung geeigneter Fertigungsverfahren lassen sich u.a. Potenziale bei der Energieeinsatzoptimierung heben, die den Energieverbrauch und die damit verbundenen Fertigungskosten im industriellen Umfeld senken.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Neuroinformatik und Kognitive Robotik
Prof. Horst-Michael Groß
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch das Bundeministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Smartphones, Akkuschrauber und Laptops sollen leicht, klein und handlich sein. Gleichzeitig sollen sie eine lange Akkulaufzeit aufweisen, bevor sie zurück an die Steckdose müssen. Dies führt zwangsläufig zu einem Konflikt zwischen dem vorhandenen Bauraum für den Akku und dem Bedarf an großen, leistungsfähigen Energiespeichern, für die man heute fast ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Dieser Konflikt zwischen begrenztem Bauraum und großem Energiebedarf beschränkt sich nicht auf Akkus in mobilen Endgeräten, sondern erstreckt sich auch auf Elektroautos, die ihre Energie ebenfalls in hunderten bis tausenden Lithium-Ionen-Zellen speichern. Es liegt nahe, diese Zellen so kompakt wie möglich zu bauen, um Bauraum einzusparen. Die resultierende mechanische Belastung der Zellen kann jedoch zu einer vorzeitigen Alterung der Zellen führen oder gar zu einem Sicherheitsrisiko werden.
In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt „Entwicklung physikalischer Modelle von Lithium-Ionen-Batterien zur Simulation der Auswirkungen mechanischer Belastung und Ausdehnung“ arbeitet die TU Ilmenau mit der TH Ingolstadt und dem Unternehmen CADFEM GmbH zusammen, um das Verhalten von Lithium-Ionen-Zellen unter mechanischer Belastung besser zu verstehen und vorhersagen zu können. Dabei werden experimentelle Daten und elektrochemische numerische Modellierung kombiniert. Nur bei genauer Kenntnis von elektrochemischen und mechanischen Parametern der Zelle sowie einem leistungsfähigen Zellmodell ist man in der Lage, verlässliche Vorhersagen zu treffen und somit Lithium-Ionen-Batterien in Zukunft weiter optimieren zu können.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektrochemie und Galvanotechnik
Prof. Andreas Bund
E-Mail | Webseite
gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Die Reduktion (Verminderung) des in die Atmosphäre gelangenden Kohlendioxids mittels eines geschlossenen Kohlenstoff-Kreislaufs unter Ausnutzung erneuerbarer Energiequellen ist ein wichtiger Baustein für die regenerative Energieversorgung der Zukunft. Es soll im Projekt DEPECOR ein Prototyp entwickelt werden, der CO2 durch unassistierte, Sonnenlicht-induzierte Photoelektrokatalyse in einem integrierten Bauteil effizient reduziert und in Kohlenwasserstoffe als Energieträger (Brennstoff) konvertiert. Die TU Ilmenau untersucht dabei geeignete Materialien, Methoden und Verfahren für die Umsetzung dieses innovativen systemischen Ansatzes. Damit unterstützt DEPECOR den Weg zu einer „green economy“ und trägt zur Vermeidung von Umweltbelastungen, zur Dekarbonisierung, zur Energie- und Rohstoffwende sowie zur Senkung des atmosphärischen Treibhausgasgehalts bei.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Grundlagen von Energiematerialien
Prof. Thomas Hannappel
E-Mail | Webseite
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Dieses Projekt soll die elektronische Struktur und die energetische Bandausrichtung an den Heterogrenzflächen von photoelektrochemischen Mehrfachanschlussvorrichtungen aufklären. Das Verständnis der Bandenergiediagramme von photoelektrochemischen Bauelementen in der Nähe des Elektrolyten in Bezug auf ihre relative energetische Position sowie die Bildung von elektronischen Oberflächenzuständen wird dazu beitragen, die effizienzbegrenzenden Faktoren des gesamten Bauelements zu verstehen.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Grundlagen von Energiematerialien
Prof. Thomas Hannappel
E-Mail | Webseite
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Dieses Projekt zielt darauf ab, die grundlegenden Prozesse zu verstehen, die die Elektronendynamik und -energetik von prototypischen Photoelektrodenoberflächen, die damit verbundenen internen Grenzflächen an Halbleiteroberflächen und verwandte Modellsysteme im Hinblick auf die photoelektrochemische Wasserstofferzeugung steuern. Die Mechanismen der Elektronentransferprozesse und deren Dynamik sind noch unzureichend verstanden.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Grundlagen von Energiematerialien
Prof. Thomas Hannappel
E-Mail | Webseite
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Erzeugung und Untersuchung von Drähten mit kleinstem Durchmesser (Nanodrähte) in elektrischen Bauelementen, die in Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Licht (Photovoltaik) zum Einsatz kommen.Damit trägt es unmittelbar zur Weiterentwicklung und zur wirtschaftlichen Erschließung regenerativer Energieträger bei. Schwerpunkte der Untersuchungen werden im Bereich der Halbleitermaterialien gesetzt.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Grundlagen von Energiematerialien
Prof. Thomas Hannappel
E-Mail | Webseite
gefördert durch das Chinesisch-Deutsche Zentrum für Wissenschaftsförderung
Um fossile Energieträger (Öl, Gas) durch erneuerbare Energieträger (Wasserstoff) zu ersetzen, werden für Produktionsanlagen im großen Stil wirtschaftliche Verfahren und Prozesse benötigt. Eines dieser Verfahren ist die elektrochemische Wasserspaltung, bei der Wasser elektrisch in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Der Wasserstoff wird als Energieträger gespeichert und für verschiedene Verbraucher eingesetzt. Die TU Ilmenau forscht an speziellen Materialien und Materialsystemen, um eine möglichst effiziente Umwandlung elektrischer Energie zur Speicherung im Energieträger Wasserstoff zu ermöglichen.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Angewandte Nanophysik
Prof. Yong Lei
E-Mail | Webseite
In Verbrennungsanlagen (z.B. Kohlekraftwerken) entstehen bei der Energieerzeugung säurehaltige Abgase. Das Kondensieren dieser Säuren führt zur Korrosion der Anlagen. Die Systeme werden angegriffen und beschädigt. Daher wird der Abgasstrom erwärmt, um die Säuren in der Gasphase zu halten. Dies bringt eine Reduzierung des Wirkungsgrades mit sich. Aktuell wird die Temperatur, auf die die Rohrleitungssysteme geheizt werden, aus empirischen Werten ermittelt. Die Brennstoffmaterialien jedoch sind Naturprodukte, deren Zusammensetzung unter Anderem in Abhängigkeit des Abbaustandortes variieren. Das hat wiederum eine Auswirkung auf die in den Abgasen herrschenden Säurekonzentrationen und damit auf deren Kondensationstemperatur.
Im Projekt KerTauSens (Keramischer Taupunktsensor) soll ein hochtemperaturbeständiges echtzeitfähiges Messsystem zur on-line-Säuretaupunkt-Detektion in heißer Prozessabgasumgebung von Industrieanlagen zur Verbesserung der Thermoprozessregelung für optimierte Brennstoffeinsatzeffizienz entwickelt werden. Damit kann nicht nur der Wirkungsgrad der Anlage wesentlich erhöht und eine signifikante Verminderung der CO2-Emissionen erzielt werden, sondern auch die Anlagensicherheit und Instandhaltung verbessert werden.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Elektroniktechnologie
Prof. Jens Müller
E-Mail | Webseite
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Dieses Projekt widmet sich der Untersuchung von technischen zweibeinigen Laufsystemen, wie sie u.a.in Robotiksystemen vorkommen. In solchen Laufsystemen können Komponenten (Federn, Dämpfer) so abgestimmt werden, dass möglichst wenig Energie für die Bewegung benötigt wird. Dabei besteht eigentlich die Notwendigkeit, sich auf eine Bewegungsform zu beschränken. Abhilfe schaffen spezielle mechanische Elemente, die ihre Nachgiebigkeit ändern können. Diese Elemente und deren zielgerichteter Einsatz für einen minimalen Energieverbrauch werden erforscht.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Nachgiebige Systeme
Prof. Lena Zentner
E-Mail | Webseite zum Projekt
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Aufgrund der steigenden Weltbevölkerung und des Aufschwungs der Schwellenländer nimmt der weltweite Energiebedarf ständig zu. Dieser Energiebedarf soll zunehmend aus regenerativen Energiequellen gedeckt werden. Für nicht kontinuierlich verfügbare Energieträger wie Sonnenlicht und Windkraft spielt die Energiespeicherung und damit die elektrochemische Energieumwandlung im Rahmen der Brennstoffzellentechnik eine signifikante Rolle. Für diesen Zweck eignet sich der Einsatz sogenannter mikrofluidischer Systeme in besonderem Maße. Dies sind Bauelemente mit mikroskopisch kleinen Strukturen, in denen Flüssigkeiten geführt werden. Das Projekt untersucht, inwieweit sich durch den Einsatz mikrofluidischer Strukturen, die eine sehr vorteilhaft hohe Oberflächenladungsdichte besitzen, die Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz von Brennstoffzellen (Erzeugung von elektrischem Strom) und Elektrolysezellen (Speicherung von elektrischem Strom) steigern lassen.
Kontakt:
TU Ilmenau
Fachgebiet Technische Thermodynamik
Prof. Christian Cierpka
E-Mail | Webseite