In einem durchgängig modulierten Multifrequenz-Laborofen, der mit zwei magnetronbasierten Mikrowellengeneratoren 6 kW bei einer Arbeitsfrequenz von 2,45 GHz und einem magnetronbasierten Mikrowellengenerator 5 kW bei einer Arbeitsfrequenz von 915 MHz, der zugehörigen Messtechnik (einfallende und reflektierte Mikrowellenleistung, IR-Kamera bzw. -Pyrometern etc.) sowie alle notwendigen Gasdurchführungen ausgerüstet ist, wird das gesamte Prozessparameterfeld für den vorgesehenen Pyrolyseprozess praxisnah ermittelt. Zudem werden die ermittelten Prozessparameter für die Auslegung der kontinuierlichen Mikrowellenpyrolyse-Durchlaufanlage verwendet. Durch die umfassende elektromagnetische Simulation werden die notwendigen bzw. optimalen Feldhomogenität und Frequenzbereiche ermittelt und anschließend entschieden, ob die auf der magnetronbasierende Mikrowellentechnik für die vorgesehene Mikrowellenpyrolyse technisch ausrechend ist. Diese Frage ist im Hinblick auf die Prozesswirtschaftlichkeit von großer Bedeutung, da die halbleiterbasierte Mikrowellentechnik zurzeit mind. um den Faktor vier teurer als die herkömmliche Magnetron-Technologe ist. Durch die Kombination beider Arbeitsfrequenzen 915 MHz und 2.45 GHz werden die Feldhomogenität und Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlung erheblich erhöht. Dadurch werden Hot- und Coldspots vermieden. Die notwendige Leistungsanpassung zwischen den Mikrowellengeneratoren und der Last (Kammer + Produkt) erfolgt über manuelle 3-Stub-Tuner. Die Feldhomogenität wird durch die Verwendung von IR-Temperaturmesssystem mit spezieller Software erfasst und kontrolliert.
Im vorgeschlagenen Projektentwurf LeiWaCo soll ein kostengünstiger und gleichzeitig hochfester Leichtbau-Wasserstofftank aus Faserverbundwerkstoffen für Flüssigwasserstoff zu entwickelt werden mit dem Anwendungsziel des Einsatzes in einer neuen, branchenübergreifend einsetzbare Logistiklösung in Form einer containerbasierten Transport- und Versorgungseinheit. Daneben betrachtet das branchenübergreifend aufgestellte Konsortium aber auch die Adaption der entwickelten Technologien für Tanks in den Bereichen Straßenverkehr, Schifffahrt, Schienenverkehr und Luftfahrt. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Entwicklung von kryogenen Faserverbundtanks ist die Dichtigkeit, die durch thermisch induzierte Mikrorisse im Material aufgrund der tiefen Temperatur von -253 Grad C beeinträchtigt wird. Dies soll im Projekt durch einen neuartigen Ansatz verhindert werden: Die Verwendung thermoplastischer Materialien in Kombination mit der Anwendung der Dünnschichttechnologie. Hierfür werden neue Konstruktions- und Berechnungsmethoden, neue Halbzeug und Materialtest, entsprechende Fertigungstechnologien und Prüfmethoden für das Bauteil entwickelt und angewendet. Im Rahmen des Projektes wir somit die komplette Wertschöpfungskette abgedeckt und anhand von Demonstratoren validiert. Am Ende des Projektes steht an ein Versuchsaufbau in Einsatzumgebung, wesentliche Technikelemente werden in relevanter Umgebung erprobt. Dies entspricht einem Technologiereifegrad von fünf, der die Basis für eine wirtschaftliche Verwertung der Ergebnisse im Anschluss an das Projekt darstellt.
Im Rahmen des Verbundvorhabens RE_SORT werden Pyrolyse-Technologien entwickelt, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen zum Ziel haben. In diesem Teilvorhaben wird eine Quasikontinuierliche Batch-Pyrolyse (QBP) entwickelt. Hierbei handelt es sich um einen Pyrolyseprozess, in dem das Matrixharz von dicken Faserverbundbauteilen (Glas- und Kohlenstofffasern) durch externe Erhitzung in ölige und vor allem gasförmige Verbindungen thermisch zersetzt wird. Das Pyrolysegas wird zur motorischen Erzeugung von Strom und Wärme sowie zum Beheizen der Pyrolysekammern genutzt. In der QBP werden die zu behandelnden Teile getrennt voneinander im ruhenden Zustand pyrolysiert, so dass die zurückbleibenden Fasern der Verbundmaterialien sortenrein dargestellt werden und in ihrer ursprünglichen Orientierung (Länge und Ausrichtung) für die nachfolgende Verwertung bereitgestellt werden können. Pyrolyseöle werden abgeschieden und für eine stoffliche Verwertung bereitgestellt. Im Rahmen des Teilvorhabens erfolgt die konstruktive und verfahrenstechnische Entwicklung der Versuchsanlage. Nach dem Vorliegen der notwendigen Genehmigungen erfolgt die Fertigung und die Errichtung der Versuchsanlage, deren Kern aus 3 miteinander verschalteten Pyrolysekammern mit einem Volumen von je ca. 10 m3 besteht. Im Rahmen des anschließenden Betriebs der Versuchsanlage erfolgt die weitere Prozessentwicklung, in der ermittelt wird, wie die Produktion von Pyrolysegas in Bezug auf Menge und Qualität über die Zeit für einen kontinuierlichen Betrieb gesteuert werden kann. Weiterhin werden die Prozessbedingungen für die Erzeugung möglichst hochwertiger Produkte (Glas- und Carbonfasern, Pyrolyseöl) optimiert. Darauf aufbauend wird eine großtechnische QBP-Anlage für die industrielle Nutzung konzipiert. Ziel ist es, die Entwicklung der QBP so weit voranzubringen, dass im Anschluss des Vorhabens eine erste großtechnische Pilotanlage errichtet werden kann.
Im Vorhaben DaCoWind sollen schädigungsbasierte Regelungsverfahren für Windenergieanlagen erforscht werden. Damit soll es möglich sein, Windenergieanlagen in Betriebspunkten zu betreiben, die eine Netzstützung unter Berücksichtigung der strukturellen Integrität ermöglichen. Im Gegensatz zum Stand der Wissenschaft und Technik werden nicht nur Arbeitspunkte entsprechend der maximalen Leistungsausbeute betrachtet, sondern auch solche, die einen signifikanten Beitrag zur Stützung eines elektrischen Netzes, hauptsächlich bestehend aus erneuerbaren Energieerzeugern, beitragen können. Hierdurch wird die Adaptivität der Windenergieanlage in Bezug auf seine Umgebungsbedingungen erhöht. Hierzu zählen neben den natürlichen Bedingungen aus dem Wind bzw. auch aus dem Seegang im Offshore-Bereich, auch die augenblicklichen Eigenschaften des elektrischen Netzes. Mit einer adaptiven Regelung wird ein wesentlicher Beitrag zur Fusion heterogener Energieerzeuger zu einem homogenen Energiesystem geleistet. In den Teilvorhaben der Universität Rostock werden die theoretischen Grundlagen für das Vorhaben gelegt. Zum einen werden auf Basis der Bruchmechanik das Ermüdungsverhalten von Faserverbundwerkstoffen analysiert. Zum anderen wird ein echtzeitfähiges Prozessmodell für die Modellprädiktive Regelung entwickelt.