MAN Energy Solutions entwickelt in dem hier vorliegenden Projekt einen Verdichter axialer Bauweise für die Eigenschaften von CO2, also einem molekular schweren Gas. Dieser Verdichter muss hohe Volumenströme verarbeiten, wie sie insbesondere in Kraftwerksanlagen entstehen. Zu den wichtigsten Optionen bei der Vermeidung von Umweltbelastungen durch den weltweit ansteigenden CO2-Ausstoss gehört die CCS-Technologie; diese unterscheidet verschiedene Verfahren zur CO2-Abscheidung wie die Abtrennung nach Kohlevergasung (Pre-Combustion / IGCC) oder die Abscheidung nach dem Verbrennungsprozess (Post Combustion). Eines jedoch eint diese Verfahren: die Notwendigkeit von CO2-Verdichtern für den Transport des Treibhausgases vom Kraftwerk zum Speicherort und zum Verpressen der entstandenen CO2-Massen. Eine intelligente Lösung zur Förderung großer CO2-Volumina liegt in der Vorverdichtung mittels eines geeigneten Axialverdichters und der damit einhergehenden Reduktion des Volumenstroms sowie anschließender Verdichtung auf den Enddruck mittels eines Radialverdichters. Die Vorteile eines Axialverdichters für CO2 sind dabei die sehr hohen Wirkungsgrade, die Möglichkeit der Verdichtung großer Volumenströme in einem einzigen Verdichtergehäuse, die Wärmenutzung aus der Kompression in Kraftwerksprozessen und die mechanische Zuverlässigkeit des Kompressors. Die Kombination von hohen Wirkungsgraden, Zwischenkühlungen und dem Eintrag von Abwärme in den Prozess resultiert in einem geringstmöglichen Energieverbrauch für die Verdichtung. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden die Grundlagen der Axialverdichterauslegung für CO2 erarbeitet, auf deren Basis transsonische Prozessverdichter zur Förderung großer CO2-Volumina ausgelegt werden können. Da mit der CO2-Verdichtung mittels eines Axialverdichters Neuland betreten wird, ist sowohl eine Verifikation der numerischen Werkzeuge als auch eine Validierung der angewandten Modelle zwingend erforderlich. Zu diesem Zweck wird ein Versuchsverdichter entwickelt, welcher durch eine umfangreiche Instrumentierung und ein intelligentes Messprogramm alle erforderlichen Messdaten bereitstellt. Die hier weiterentwickelte Technologie zur Verdichtung schwerer Gase mittels eines großen Axialverdichters eignet sich daneben auch für den Einsatz in großskaligen Produktionsanlagen zur Kompression von Kohlenwasserstoffen, Erdgas sowie Stickoxiden oder Wasserstoff. Diese Grundstoffe sind vor dem Hintergrund eines globalen Bevölkerungswachstums ebenso essentieller Bestandteil wirtschaftlichen Wachstums und sozialen Wohlstandes wie eine stabile und ausreichend dimensionierte Energieversorgung. Für die vornehmlichen Standorte dieser Anlagen im asiatischen, afrikanischen und südamerikanischen Raum spielt die Verfügbarkeit der hier entwickelten Technologien also eine nicht unbedeutende Rolle bei der langfristigen Entwicklung von Schwellen- zu Industrienationen.
Das Fraunhofer HHI entwickelt in seinem Vorhaben die nötige Sensorik zur Überwachung der Parameter Temperatur, Dehnung und Stromstärke eines Hochleistungsbatteriesystems zur Erbringung von Momentanreserve. Grundlage der Sensorik sind Faser Bragg-Gitter (FBG), welche am HHI mittels fs-Laserpulsen in Standardglasfasern aus dem Telekommunikationsbereich prozessiert werden können. Die Herausforderung des Vorhabens besteht in der hohen Anzahl an Messstellen, der nötigen Präzision sowie dem geringen Zeitbereich (Millisekunden) in dem die Überwachung erfolgen muss. Zum Messen des elektrischen Stromes ist es Ziel des Vorhabens einen völlig neuartigen Stromsensor zu entwickeln, welcher auf Grundlage von Wellenleitern in magneto-optisch aktiven Materialien, zum Beispiel Cer dotiertem Yttrium-Eisen-Granat, funktioniert. Durch die Eigenschaften des Granats lässt sich ein kompakter Sensor herstellen, der mit hoher Genauigkeit und Frequenz unabhängig von elektromagnetischen Störeinflüssen den Stromfluss optisch bestimmt. Um die Ziele des Vorhabens zu erreichen, ist es zunächst nötig gemeinsam mit den Projektpartnern ein Lastenheft zu formulieren und sich auf verbindliche Anforderungen an das Gesamtsystem zu verständigen. Auf dieser Grundlage wird ein Konzept für das optische Messsystem erstellt und untersucht, wie sich die Anforderungen bestmöglich realisieren lassen. Zudem wird zu Beginn des Vorhabens ein Sicherheitskonzept erstellt und die Sensorik - sobald wie möglich - in die Batteriesysteme integriert. Parallel wird mit Alterungsuntersuchungen an Batteriezellen und -modulen begonnen. Im zweiten Projektjahr wird das Sicherheitskonzept validiert und mit dem Aufbau der optischen Messsysteme begonnen. Zudem soll eine erste Inbetriebnahme im Labor erfolgen und die Alterungsuntersuchungen werden fortgeführt. Im dritten Projektjahr wird das Gesamtsystem in Betrieb genommen und ausführliche Versuche im Labor und im Feld durchgeführt.