Ziel des Konsortiums ist es im Verbundprojekt 'Wasserstoff in der Intralogistik (WI)' die Vorteile und Potenziale von Wasserstoff in der Intralogistik zu erforschen und voranzutreiben. Das Fundament des Forschungsantrags bildet der Aufbau der gesamten Kette von Erzeugung grünen Wasserstoffs bis hin zur Nutzung in der Intralogistik als ganzheitliche Pilotanlage. Im Teilprojekt 'Energieeffizienter Roboter mit Schnittstelle für Fahrerloses Transportsystem' wird die Firma Yaskawa für die Energieeffizienz und die Kommunikationsschnittstellen des Roboters, auch Manipulator genannt, verantwortlich sein. Solch ein Roboter, bzw. Manipulator, ist in der Intralogistik essentiell, damit Be- und Entladeprozesse automatisiert werden können. Für ein Autonomes fahrerloses Transportsystem (FTS) ist dies von großer Bedeutung, allerdings nicht für die derzeit verfügbaren Stationären Roboter. Damit ein Roboter auf ein FTS montiert werden kann, muss somit die Energieeffizienz dem Energiespeicher des FTS angepasst und kommunikationsschnittstellen für beide autonome Systeme entwickelt werden. Darüber hinaus wird die Sicherheit des neuen Systems evaluiert und zertifiziert.
Die TU Darmstadt strebt eine drastische und zeitnahe Reduktion der Treibhausgasemissionen an. Zu diesem Ziel wurden im Rahmen der Vorgängerprojekte EnEff Campus Lichtwiese I und II Maßnahmen theoretisch und praktisch untersucht und umgesetzt. Nachdem in Phase II bereits Einzelmaßnahmen umgesetzt und hinsichtlich ihres Einflusses auf die effiziente Energieversorgung des Campus bewertet wurden, erfolgt in Phase III die physische und digitale Integration dieser und weiterer Maßnahmen, die aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase II geplant werden, in das Energiesystem des Quartiers. Der Fokus liegt dabei auf der Integration CO2-freier Energiequellen und wird aus drei verschiedenen Perspektiven untersucht. Durch die Umsetzung einer elektrischen Energiezelle wird eine PV-Anlage mit Flexibilitäten und einem Batteriespeicher kombiniert um deren Erzeugung effektiv in einem Subquartier und im gesamten Campus zu integrieren. In einem weiteren Subquartier steht der Verbund von Abwärme aus mehreren Quellen, Solarthermie und einem geothermischen Speicher zur Nutzung in Bestandsgebäuden im Fokus. Dabei wird auch bewertet, wie geringinvasive Maßnahmen im Gebäudebestand umgesetzt werden können, um Wärme aus CO2-freien Quellen dort nutzbar zu machen. Durch den aktiven Digitalen Zwilling werden einzelne Komponenten anhand einer mathematisch optimalen Betriebsstrategie automatisiert gesteuert. Neben der Integration der genannten Energiespeicher werden auch bereits vorhandene thermische und elektrische Flexibilitäten regelungstechnisch nutzbar gemacht. Alle Umsetzungsmaßnahmen und ihre Interaktion werden im realen Betrieb erprobt und auf ihr Skalierungspotential hin untersucht. Das Projekt wird von einem interdisziplinären Forschungsteam aus vier Fachrichtungen sowie dem Baudezernat bearbeitet. Durch die Beteiligung des Baudezernats ist die dauerhafte Nutzung der Projektergebnisse gewährleistet. Damit wird das Projekt die TU Darmstadt auf dem Weg zur Klimaneutralität unterstützen.
Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, Microgrid, entworfen. Im Anschluss werden Mobilitätsalgorithmen für die Nutzung von batterieelektrischen Fahrzeugen als mobile Energiespeicher entwickelt, die temporäre Selbstversorgung von Teilnetzen ermöglichen. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet und anhand des dadurch erarbeiteten Know-hows weiter verbessert. Das übergeordnete Ziel des Projektes DymoBat ist die Entwicklung von marktfähigen Lösungen für die zukünftige Stromnetzverwaltung zur Nutzung von verteilten Energieressourcen auf Basis der Anwendung von 5G-Technologien.
Die E-Lyte Innovations GmbH ist in der Chemiebranche tätig und entwickelt und produziert Elektrolyte für verschiedene Batteriezelltechnologien, deren Bedarf stark steigt aufgrund der zunehmenden Elektromobilität, aber auch durch erweiterte Anwendung im Medizin- und Weltraumbereich. Die konventionelle Herstellung der Elektrolyte, die größtenteils in Asien oder durch asiatische Marktteilnehmer in Osteuropa stattfindet, basiert auf diskontinuierlichen Mischprozessen verschiedener Chemikalien unter Schutzatmosphäre (Stickstoff). Ein Wechsel der Chemikalien bei Abänderung der Formulierung bedarf einer gründlichen Reinigung der verwendeten Anlagen. Die Reinigung der lösemittelhaltigen Abluft erfolgt über ein mehrstufiges System mit wässriger Abgaswäsche. Nachteile dieses Verfahrens sind neben der fehlenden Flexibilität für verschiedene Formulierungen insbesondere der hohe Reinigungsaufwand, welcher sich in einem hohen Wasser- und Chemikalienverbrauch sowie hohem Abwasseraufkommen widerspiegelt sowie hohe Verbräuche an Prozessschutzgasen und kontaminierter Abluft, da stets das ganze Reaktorvolumen mit Stickstoff überlagert und zuvor evakuiert werden muss. Ziel dieses Projektes ist die Errichtung einer flexiblen Produktionsanlage - bestehend aus einem diskontinuierlichen und kontinuierlichen Prozess - mit einer Jahreskapazität von bis zu 8.000 Tonnen individuell abgestimmter und hochreiner Elektrolyte. Zunächst werden sogenannte Masterbatches in einem gekühlten Batch-Verfahren durch Rühren hergestellt (exotherme Reaktion). Diese beinhalten eine erhöhte Leitsalzkonzentration. Anschließend wird in einem viel kleineren Aggregat die Finalisierung des Elektrolyten durch Verdünnung mit Lösemitteln vorgenommen. Der Vorteil ist hierbei, dass der große Batch-Reaktor nicht nach jedem Vorgang gereinigt werden muss, da die Grundformulierung im Wesentlichen gleichbleibt, und der Reinigungsaufwand beim kleineren in-line Reaktor erheblich geringer ist, weil das zu reinigende und mit Stickstoff zu überlagernde Volumen viel niedriger ist. Durch das innovative und neue Produktionskonzept mit einem kombinierten Batch-in-line-Verfahren können pro Jahr nachstehende Ressourcen bis zu 60 Prozent eingespart werden: jeweils ca. 100 Kubikmeter Wasser und Abwasser, ca. 20 Tonnen Reinigungsmittel sowie Reinigungsabfälle ca. 6.000 Kubikmeter Stickstoff. Außerdem werden über 500.000 Kubikmeter VOC-haltige Abluft vermieden. Die Energieersparnis (durch optimierte Behältergrößen und -kühlung) beträgt 19 Megawattstunden, was einer THG-Minderung von 8 Tonnen CO 2 pro Jahr entspricht. Dieses innovative Verfahren ermöglicht erstmals die Herstellung hochspezialisierter Elektrolyte für die zunehmende Marktdurchdringung innovativer Energiespeichertechnologien und kann auch auf andere Anlagen zur Elektrolytproduktion übertragen werden, deren Notwendigkeit aufgrund des wachsenden Batteriemarkts in Europa zu erwarten ist.
Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren
Umweltbereich: Ressourcen
Fördernehmer: E-Lyte Innovations GmbH
Bundesland: Rheinland-Pfalz
Laufzeit: seit 2023
Status: Laufend
Weltneuheit – made in Sachsen-Anhalt! Das 2009 gegründete Unternehmen Skeleton Materials wird im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen die weltweit erste Fabrik zur industriellen Produktion von „Curved Graphene“ errichten. Das neuartige Material ermöglicht deutlich leistungsstärkere Energiespeicher und ist in der Herstellung zudem erheblich umweltschonender als herkömmliches Graphit, das derzeit fast ausschließlich aus chinesischen Raffinerien stammt. Das Energieministerium unterstützt die innovative Investition mit 18,3 Millionen Euro. Den Förderbescheid hat Minister Prof. Dr. Armin Willingmann am heutigen Montag an den Geschäftsführer von Skeleton Materials, Dr. Linus Froböse, überreicht. Insgesamt will das Unternehmen nach eigenen Angaben rund 42 Millionen Euro investieren und zunächst etwa 35 neue Arbeitsplätze schaffen. Willingmann betonte: „Energiespeicher sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Wer hier technologisch die Nase vorn hat, setzt Maßstäbe für die eigene Wettbewerbsfähigkeit und darüber hinaus für unseren notwendigen Weg hin zur Klimaneutralität. Ich freue mich außerordentlich, dass künftig auch in vielen Hochleistungs-Energiespeichern ein Stück Sachsen-Anhalt steckt. Damit stärken wir unsere Zugkraft als Land der Zukunftstechnologien.“ Dr. Linus Froböse fügte hinzu: „Investitionen in Materialentwicklung waren bei Skeleton schon immer ein zentraler Schwerpunkt: Die Skalierung der Produktion von ‚Curved Graphene‘ im industriellen Maßstab ist das Ergebnis von zwei Jahrzehnten Entwicklung. Die Förderung durch das Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt zeigt, dass Deutschland und Europa bereit sind, unsere eigene Industrie sowie die europäische Rohstoff- und Energieunabhängigkeit voranzutreiben. Unsere Skalierung der Produktion wird es uns ermöglichen, Kunden in Schlüsselindustrien weltweit zu bedienen, einschließlich in den Bereichen Netzstabilität und KI-Rechenzentren, während wir gleichzeitig Industrie und Arbeitsplätze vor Ort ausbauen.” Für moderne Lithium-Ionen-Batterien und andere Energiespeicher werden auch Kohlenstoff-Rohmaterialien benötigt. Derzeit wird vor allem Graphit genutzt, das weit überwiegend aus Raffinerien in China stammt. Im Vergleich dazu ermöglicht das von Skeleton Materials entwickelte und patentierte „Curved Graphene“ nach Unternehmensangaben die Produktion von Energiespeichern mit deutlich höherer Leistungsdichte – und ist daher vor allem für die Anwendung in Sektoren interessant, die vergleichsweise schwer zu dekarbonisieren sind. Diese Hochleistungs-Energiespeicher – so genannte Superkondensatoren – kommen in verschiedenen Bereichen zum Einsatz, von der Automobilindustrie über die Energieversorgung bis hin zum Schwerlasttransport oder der Satellitentechnologie. Die Besonderheit von „Curved Graphene“ besteht darin, dass die glatte Oberfläche des Kohlenstoffs gekrümmt wird – ähnlich einem zerknüllten Blatt Papier. Dies erhöht sowohl die Leistung als auch Lebensdauer der Superkondensatoren. Gleichzeitig entstehen bei der Produktion von „Curved Graphene“ im Vergleich zu Graphit gut zehnmal weniger CO2-Äquivalente sowie keine schädlichen Abgase wie etwa Kohlenstoffmonoxid und Stickoxide. Hinzu kommt: Vier der fünf Ausgangsstoffe für die Herstellung von „Curved Graphene“ kommen direkt aus dem Chemiepark Bitterfeld-Wolfen, das fünfte aus Europa. Dadurch gibt es keine Abhängigkeit von Lieferanten außerhalb Europas. Skeleton ist auf die Produktion von Superkondensatoren mit erhöhter Energiedichte auf Basis von karbid-basiertem Kohlenstoff spezialisiert. Für die Entwicklung von „Curved Graphene“ erhielten drei Skeleton-Forscher 2022 den „European Inventor Award“. 2019 wurde das Unternehmen zudem mit dem „Hugo-Junkers-Preis für Forschung und Innovation aus Sachsen-Anhalt“ ausgezeichnet. Die Förderung stammt aus dem Programm „Ressourceneffizienz KMU“ und wird aus dem Europäischen „Fonds für einen gerechten Übergang“ (Just Transition Fund – JTF) finanziert. Damit soll der Strukturwandel in den vom Braunkohleausstieg betroffenen Regionen weiter vorangebracht werden. Aktuelle Informationen zu interessanten Themen aus Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt gibt es auch auf den Social-Media-Kanälen des Ministeriums bei Facebook, Instagram, LinkedIn, Threads, Bluesky, Mastodon und X (ehemals Twitter). Impressum: Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt Pressestelle Leipziger Str. 58 39112 Magdeburg Tel: +49 391 567-1950 Fax: +49 391 567-1964 E-Mail: PR@mule.sachsen-anhalt.de