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Fortsetzungsantrag: 725 HWT GKM

Das Projekt "Fortsetzungsantrag: 725 HWT GKM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es. mittels einer Testschleife das Betriebs- und Versagensverhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Armaturen bei hohen Temperaturen unter Einwirkung von mechanischen Lasten und korrosiven Medien zu erforschen und für den technischen Einsatz unter diesen Bedingungen zu qualifizieren. Damit können Wirkungsgradsteigerungen und die Erhöhung der Ressourceneffizienz bei Dampfkraftwerken erreicht werden. Aufgrund der komplexen Beanspruchung aus Druck, hoher Temperatur und aggressivem Medium ergeben sich extreme Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe. Im Rahmen des Projekts werden wissenschaftliche Erkenntnisse über Korrosions- und Oxidationsverhalten, langzeitige Druck- und Temperaturbelastungen, Mikrostrukturänderungen und Schädigungsmechanismen gewonnen, um zukünftig einen störungsfreien Betrieb und gleichzeitig einen so gering wie möglichen Aufwand bei Stillständen und Inspektionen in hocheffizienten Kraftwerken sicherzustellen. Zudem werden die Erkenntnisse in Form von Daten und Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich metallkundlicher und werkstofftechnischer Beschreibungen von Schädigungsmechanismen ausgearbeitet und Beurteilungskriterien zusammengestellt. Das Arbeitsprogramm ist als Fortsetzung und Vertiefung des gleichnamigen Vorgängerprojekts mit folgenden Schwerpunkten anzusehen: - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen und deren Schweißverbindungen für hocheffiziente Kraftwerke unter tatsächlichen Kraftwerksbedingungen - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen unter nicht bestimmungsgemäßen Beanspruchungen (Störfall) - Erkenntnisse über das Oxidations- und Korrosionsverhalten der eingesetzten Werkstoffe - Erstellung von Auslegungskonzepten und Entwicklung von optimierten Berechnungsverfahren - Adäquate Beurteilung der Lebensdauer und der Werkstoffe für einen sicheren und ökonomischen Betrieb - Neue Erkenntnisse über mögliche Wärmebehandlungen von Ni-Basislegierungen unter realen Bedingungen - Überprüfung des konzipierten Überwachungskonzeptes - Betriebsverhalten und Zuverlässigkeit der eingesetzten Regelungs- und Absperrarmaturen

Teilvorhaben: FhG Dresden

Das Projekt "Teilvorhaben: FhG Dresden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Gesamtziel ist die Entwicklung und Umsetzung eines völlig neuartigen Batteriekonzeptes, der die Vorteile der bisherigen Natrium-Schwefel-Hochtemperaturbatterien (z.B. Kosten und Verfügbarkeit) mit der Performance moderner Lithium-Ionen-Batterien, jedoch auf Na-Ionenbasis, im Niedertemperaturbereich verknüpft. Dazu müssen neue Elektroden- bzw. Separatormaterialien entwickelt und bezüglich ihrer Interaktion und Degradationsstabilität in verschiedenen neuartigen Elektrolyten untersucht werden. Darüber hinaus werden geeignete Verfahren der Werkstoffherstellung und der Fertigung dieser Komponenten zu Niedertemperatur-Natrium-Schwefel-Batterien generiert. Die Ziele sollen durch die außerordentlich enge Vernetzung mehrerer Professuren der TU Dresden mit verschiedenen Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft, dem Leibniz-IFW Dresden und der TU Bergakademie Freiberg erreicht werden. Der Arbeitsplan sieht eine 'bottom up'-Strategie von der Materialentwicklung und Charakterisierung über die Werkstoffprozessierung hin zur Systementwicklung und -charakterisierung vor. Die universitären Einrichtungen arbeiten dabei vorwiegend grundlagenorientiert auf dem Gebiet der Materialentwicklung für einen völlig neuen Batterietyp. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden unmittelbar in die anwendungsorientierte Forschung überführt. Entscheiden ist die interaktive Zusammenarbeit zu allen Zeitpunkten und auf allen Ebenen des Gesamtvorhabens.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Für die projektnachgelagerte Errichtung einer Demonstrationsanlage zur direkten solaren Wasserstofferzeugung (Verbindung einer betriebseigenen Photovoltaik mit Elektrolyse via einer direkten DC-DC-Koppelung) - im MW-Maßstab soll die technische und wirtschaftliche Machbarkeit validiert werden und die Grobplanung durchgeführt werden. Die wesentlichen Schritte bzw. zu adressierenden Fragestellungen sind: - Test und Optimierung der elektrotechnischen Koppelung durch einen DC-DC-Steller - Bewertung des Einflusses des direkt gekoppelten Betriebs auf die Lebensdauer des Elektrolyseurs - Konzeption und Optimierung der elektrischen Anlagentopologie - Anpassung der Photovoltaik-Anlagen-Konfiguration auf die Wasserstofferzeugung - Validierung eines wirtschaftlichen Geschäftsmodells - Konzeption und Optimierung einer konkreten Anlage Ergebnis ist die Grobplanung der Anlage, d.h. das Feststehen eines validierten Geschäftsmodells, eines als machbar eingestuften und in Teilen getesteten technischen Verfahrens inklusive Festlegung und Spezifizierung der Hauptkomponenten einer Anlage zur Wasserstoff-Erzeugung im MW-Maßstab, das eine betriebseigene PV-Anlage über eine direkte DC-DC-Kopplung mit einem Elektrolyseur kombiniert. Dieses Ergebnis bildet die Basis für eine konkrete H2-Erzeugungsanlage, die im Anschluss an das Förderprojekt realisiert werden soll.

Part 2

Das Projekt "Part 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ALSTOM Boiler Deutschland GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es. mittels einer Testschleife das Betriebs- und Versagensverhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Armaturen bei hohen Temperaturen unter Einwirkung von mechanischen Lasten und korrosiven Medien zu erforschen und für den technischen Einsatz unter diesen Bedingungen zu qualifizieren. Damit können Wirkungsgradsteigerungen und die Erhöhung der Ressourceneffizienz bei Dampfkraftwerken erreicht werden. Aufgrund der komplexen Beanspruchung aus Druck, hoher Temperatur und aggressivem Medium ergeben sich extreme Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe. Im Rahmen des Projekts werden wissenschaftliche Erkenntnisse über Korrosions- und Oxidationsverhalten, langzeitige Druck- und Temperaturbelastungen, Mikrostrukturänderungen und Schädigungsmechanismen gewonnen, um zukünftig einen störungsfreien Betrieb und gleichzeitig einen so gering wie möglichen Aufwand bei Stillständen und Inspektionen in hocheffizienten Kraftwerken sicherzustellen. Zudem werden die Erkenntnisse in Form von Daten und Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich metallkundlicher und werkstofftechnischer Beschreibungen von Schädigungsmechanismen ausgearbeitet und Beurteilungskriterien zusammengestellt. Das Arbeitsprogramm ist als Fortsetzung und Vertiefung des gleichnamigen Vorgängerprojekts mit folgenden Schwerpunkten anzusehen: - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen und deren Schweißverbindungen für hocheffiziente Kraftwerke unter tatsächlichen Kraftwerksbedingungen - Wichtige Erkenntnisse zum (Schädigungs-) Verhalten von neuen Werkstoffen unter nicht bestimmungsgemäßen Beanspruchungen (Störfall) - Erkenntnisse über das Oxidations- und Korrosionsverhalten der eingesetzten Werkstoffe - Erstellung von Auslegungskonzepten und Entwicklung von optimierten Berechnungsverfahren - Adäquate Beurteilung der Lebensdauer und der Werkstoffe für einen sicheren und ökonomischen Betrieb - Neue Erkenntnisse über mögliche Wärmebehandlungen von Ni-Basislegierungen unter realen Bedingungen - Überprüfung des konzipierten Überwachungskonzeptes - Betriebsverhalten und Zuverlässigkeit der eingesetzten Regelungs- und Absperrarmaturen

BCT - Battery Cell Technology

Das Projekt "BCT - Battery Cell Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Ziel des Projekts ist es Hürden für eine Zellproduktion in Deutschland abzubauen. Dafür müssen Produktionskosten gesenkt und die Energiedichte der Batteriezellen erhöht werden. Ein neues Zelldesign mit Festkörperelektrolyt zusammen mit innovativen Produktionstechnologien wird evaluiert. Festkörper Lithium Ionen Batterien eignen sich für dieses Vorhaben im Besonderen, da durch den Einsatz von festen Elektrolyten metallisches Lithium auf der Anodenseite möglich wird und die Energiedichte der Zellen enorm steigt. Gleichzeitig entfallen bei diesem Zelldesign kosten- und zeitintensive Produktionsschritte wie das Befüllen der Zellen mit flüssigem Elektrolyt und das Formieren. Die größte Herausforderung wird sein, die verschiedenen Festkörperionenleiter und Aktivmaterialien so zu kombinieren, dass Grenzflächeneffekte minimiert und gleichzeitig die mechanische Integrität über die Lebensdauer erhalten bleiben. Die Produktionsverfahren müssen so optimiert werden, dass ein Hochskalieren und keine Multiplizieren der Prozesse möglich wird

Teilprojekt: Einsatz der ZfP

Das Projekt "Teilprojekt: Einsatz der ZfP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.4 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur für Zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Bewertung der Resteinsatzdauer von im Betrieb gealterten metallischen Komponenten in Kernkraftwerken. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund der im Betrieb auftretenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen deutlich verändern können, insbesondere wenn Korrosionseinflüsse hinzukommen. Mit Hilfe der erstellten Analysewerkzeuge können die Fragen bezüglich Lebensdauer und Integrität im Hinblick auf örtliche und anlagenspezifische Belange umfassender beantwortet werden. Im Teilantrag des LZfPQ sollen Verfahren der ZfP zur Charakterisierung des Werkstoffs, sowie zur Schädigungsentwicklung unter einsatztypischen Beanspruchungen bereitgestellt und in die Prüfanordnungen (WPT, MPA) integriert werden. Hierauf aufbauend wird PHYBAL erweitert und so für komplexe Bauteile zugänglich gemacht. B1 dient dem Werkstoffverständnis und der daraus formulierten Verfahrensweise für gealterte metallische Strukturen der Kernenergie. Dazu werden X6CrNiNb1810 Proben künstlich gealtert und mittels elektrischer, elektromagnetischer und -chemischer Verfahren im Ausgangszustand und unter bzw. nach zyklischer Beanspruchung charakterisiert. Die elektrochemischen Verfahren ermöglichen hierbei die Detektion von ermüdungsbedingten mikrostrukturellen Oberflächenveränderungen. Diese Messdaten werden mit vorliegenden Werkstoffdaten fusioniert und als Datenbasis für die Erweiterungen von PHYBAL genutzt. Hierbei soll zudem eine Verbindung zu bestehenden Lebensdauerberechnungsverfahren hergestellt werden. Zur Verifizierung des Verfahrens an Bauteilen wird dieses in B2 an Kerbproben validiert. Dabei stehen die in B1 analysierte und auf der Werkstoffmikrostruktur basierte Werkstoffantwort und deren Übertragbarkeit auf komplexe Geometrien im Mittelpunkt. Ziel ist die Erweiterung von PHYBAL auf Medieneinflüsse, so dass dies in numerische Simulationsverfahren übertragen werden kann.

BCT - Battery Cell Technology

Das Projekt "BCT - Battery Cell Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Conti Temic microelectronic GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist es Hürden für eine Zellproduktion in Deutschland abzubauen. Dafür müssen Produktionskosten gesenkt und die Energiedichte der Batteriezellen erhöht werden. Ein neues Zelldesign mit Festkörperelektrolyt zusammen mit innovativen Produktionstechnologien wird evaluiert. Festkörper Lithium Ionen Batterien eignen sich für dieses Vorhaben im Besonderen, da durch den Einsatz von festen Elektrolyten metallisches Lithium auf der Anodenseite möglich wird und die Energiedichte der Zellen enorm steigt. Gleichzeitig entfallen bei diesem Zelldesign kosten- und zeitintensive Produktionsschritte wie das Befüllen der Zellen mit flüssigem Elektrolyt und das Formieren. Die größte Herausforderung wird sein, die verschiedenen Festkörperionenleiter und Aktivmaterialien so zu kombinieren, dass Grenzflächeneffekte minimiert und gleichzeitig die mechanische Integrität über die Lebensdauer erhalten bleiben. Die Produktionsverfahren müssen so optimiert werden, dass ein Hochskalieren und keine Multiplizieren der Prozesse möglich wird

BCT - Battery Cell Technology

Das Projekt "BCT - Battery Cell Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. Ziel des Projekts ist es Hürden für eine Zellproduktion in Deutschland abzubauen. Dafür müssen Produktionskosten gesenkt und die Energiedichte der Batteriezellen erhöht werden. Ein neues Zelldesign mit Festkörperelektrolyt zusammen mit innovativen Produktionstechnologien wird evaluiert. Festkörper Lithium Ionen Batterien eignen sich für dieses Vorhaben im Besonderen, da durch den Einsatz von festen Elektrolyten metallisches Lithium auf der Anodenseite möglich wird und die Energiedichte der Zellen enorm steigt. Gleichzeitig entfallen bei diesem Zelldesign kosten- und zeitintensive Produktionsschritte wie das Befüllen der Zellen mit flüssigem Elektrolyt und das Formieren. Die größte Herausforderung wird sein, die verschiedenen Festkörperionenleiter und Aktivmaterialien so zu kombinieren, dass Grenzflächeneffekte minimiert und gleichzeitig die mechanische Integrität über die Lebensdauer erhalten bleiben. Die Produktionsverfahren müssen so optimiert werden, dass ein Hochskalieren und kein Multiplizieren der Prozesse möglich wird. Das Gesamtvorhaben unterteilt sich in Arbeitspakete, die sich mit einzelnen Zellkomponenten (Li-Metall-Anode, Hochvolt&Co-arme Kathode, Festkörperionenleiter Elektrolyt) und mit kritischen Produktionsprozessen (Drucken, Trocknen, Trockenbeschichten) sowie Demonstratoraufbau beschäftigen. Continental bearbeitet diese Themen zusammen mit Partnern aus der chemischen Industrie, dem Maschinen- und Anlagenbau sowie mit Instituten und Universitäten. Continental als potentieller zukünftiger Anwender beteiligt sich an allen APs mit einem konkreten Beitrag. Auf Designebene werden konkrete Vorgaben für das Zelldesign erstellt, um sicher zu gehen, dass eine automotive taugliche Zelle entsteht. Für die untersuchten Fertigungsprozesse wird Continental konkrete Vorgaben zur Prozessgestaltung geben und sein Know-how im Bereich Qualitätssicherung einbringen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik durchgeführt. Die wesentlichen Ziele des Vorhabens sind die Entwicklung eines universellen modularen Wärmespeichers und dessen Erprobung als Solarspeicher in Mehrfamilienhäuser. Wesentliche Merkmale des UniSto-Speichers sind die modulare, platzsparende, effiziente und kostengünstige Realisierung von großen, druckbeaufschlagten Speichervolumina bis ca. 10 m3. Parallel zu der Entwicklung des Speichers für einen fertigungsgerechten Produktionsprozess soll der Einsatz von evakuierbaren Schäumen zur Verringerung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Sandwichverbunds und damit zur signifikanten Reduktion der Wärmeverluste des Speichers untersucht werden. Der Aufbau des Speichers könnte hier eine wirtschaftliche Anwendung der Vakuumtechnik ermöglichen. Es soll ein universeller modularer Wärmespeicher mit Wasser als Speichermedium soweit entwickelt werden, dass nach Abschluss des Vorhabens alle Fragen bzgl. Langzeitbeständigkeit, Fertigungsprozess und Handling gelöst sind. Die Werkzeuge für die Herstellung des Sandwichmantels und der Innenbehälter werden entwickelt, konstruiert und beauftragt. Die Produktion des Speichers soll durch damit beauftragte Unternehmen geleistet werden. Des Weiteren soll der Einsatz von evakuierbaren Schäumen zur Verringerung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Sandwichverbunds untersucht werden. Zur Erprobung und Optimierung des Speichers werden zwei solarthermische Anlagen mit UniSto-Wärmespeicher in Mehrfamilienhäusern installiert und messtechnisch analysiert.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MARTIN Membrane Systems AG durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. MMS wird in AP 1 Anforderungen an das Membranmaterial definieren und entsprechende Materialien aussuchen. In AP 2 untersucht MMS Methoden zur Kontaktierung der aufgetragenen DEP-Beschichtung und entwickelt entsprechende Werkzeuge. In AP 4 Fertigt die MMS Labormodule und führt entsprechende Labortests durch. In AP 5 arbeitet MMS an der Modellierung der Membranfiltration mit DEP mit. In AP 6 plant und baut MMS eine Pilotanlage und betreibt diese.

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