Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Im Allgemeinen gehen ca. 65% der Primärenergie als Abwärme verloren. Durch Abwärmenutzung mittels Thermogeneratoren (TEG) aus nicht-toxischen Mg- und Mn-Siliziden ist eine Reduzierung der CO2-Emissionen und Steigerung der Energieeffizienz möglich. O-Flexx ersetzt den konventionellen TEG-Ansatz durch einen Dünnschicht-TEG: eine Silizidscheibe wird auf einer Metallfolie (Dicke 0,5 und 0,12 mm) aufgebaut und zu 5x5x0,5 mm3 vereinzelt mit einem Spalt (0,4 mm) auf der Metallseite. Der TE-Chip wird auf einen wärmeleitenden Träger aufgesetzt und an den heißen bzw. kalten-Flächen angebunden. Diese Technologie ist für die Herstellung von Bi2Te3-TE-Chips bei O-Flexx vorhanden und wird für Silizid-Chips erweitert. Die Vorteile gegenüber konventionellen TEG sind: bis 10-fache Masse- und Materialeinsparung, anpassbarer thermischer Widerstand, Steigerung des verfügbaren deltaT und automatisierte Fertigung in einer verfügbaren Produktionslinie. AP1 Erstellung Lastenheft AP2 Festlegung Kontaktmaterials für die Vorkontaktierung AP3 SPS-Kontaktierung und Entwicklung eines Lotprozesses AP4 Herstellung von TE-Chips im Labor-Maßstab AP5 Up-Scaling der Herstellung dünner TE-Scheiben und deren Kontaktierung AP6 Up-ScalingScaling der Herstellung TE-Chips AP7 Oxidationsschutz der TE-Materialien AP10 Charakterisierung der 'Power Cell'.
Das Projekt "Thermopower im Rahmenprogramm 'WING'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J. Eberspächer GmbH & Co. KG, Bereich Abgastechnik Grundlagenentwicklung, Abteilung Thermodynamik durchgeführt. Entwicklung eines TEG-Systems für höhere Temperaturen (bis zu 500 C am aktiven Wandlermaterial). Der angestrebte modulare Aufbau bedingt die Bewertung unterschiedlicher Konzepte/Bauweisen eines TEG-Systems. Hierbei werden auf Basis der geometrischen Randbedingungen der TE-Module sowie der Bauraumvorgaben Konstruktionen mittels CAD erarbeitet. Der Entwicklung der notwendigen neuartigen Wärmeüberträgerstrukturen auf der Heiß-/Kaltseite sowie der Füge- und Verbindungstechnik der Submodule/des Gesamtsystems kommt hierbei eine entscheidende Bedeutung zund Hierbei müssen teilweise konträre Ziele wie hohe Festigkeit bei minimalem Zusatzgewicht und Gegendruck realisiert werden und neuartige Materialien mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften zu einem Gesamtsystem aufgebaut werden. Der Aufbau muss nach heutigem Kenntnisstand ebenfalls einen Bypass mit entsprechenden Klappen und Steuerung beinhalten. Somit ergibt sich ein grundlegend neues Gesamtsystem, welches in eine bestehende bzw. modifizierte Abgasanlage inkl. der notwendigen Anschlüsse zu integrieren ist. Durch Einsatz numerischer Verfahren (CFD, FE, u.a.) erfolgt die rechnerische Auslegung der Komponenten und Submodule. Die anschließende Validierung erfolgt an Heißgas- und Motorenprüfständen auf Basis etablierter Verfahren (BLA, BSA, Thermoschock, u.a.).Die im Lastenheft formulierten Anforderungen erfordern eine Anpassung validierter Prüfverfahren. Im Industrialisierungskonzept wird die mögliche Serienfertigung bewertet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Bau eines TEG-Demonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gentherm Europe GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des FuE-Verbundvorhabens ist es, ein kompaktes, robustes und wirtschaftliches Großmodul zur dezentralen Erzeugung von Strom aus Abwärme mit Hilfe von thermoelektrischen Generatoren (TEG) zu entwickeln und industriell zu etablieren. Mit dem Forschungsvorhaben sollen die notwendigen Untersuchungen zur Entwicklung und zum Einsatz von thermoelektrischen Großmodulen im industriellen Umfeld erarbeitet werden. Es wird die Steigerung des Anlagenwirkungsgrades durch die verbesserte energetische Ausnutzung vorhandener Abwärmeströme und damit ein Beitrag zur Senkung des CO2-Ausstoßes angestrebt. 2. Arbeitsplanung Zuerst erfolgt die Analyse der betrieblichen Randbedingungen der Abwärmeströme bei der Salzgitter Flachstahl GmbH, gefolgt von Laborversuchen, der Konzeptentwicklung für elektrische Verschaltungen und dem Aufbau eines Großmoduls. Daran schließt sich die Entwicklung eines technischen Konzepts für eine Demonstrationsanlage und ihre betriebliche Erprobung an.
Das Projekt "SIEGEN : Waferbasierte thermoelektrische Generatoren für Temperaturen oberhalb 200 C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. Im Bereich der Aeronautik sind die Reduzierung des Wartungsaufwandes und die Gewichtsersparnis von oberster Priorität. Die Einführung neuer Technologien beispielsweise in ein Flugzeug gelingt nur, wenn neben dem Nachweis des Nutzens die Gewichtsbilanz positiv ist. EADS Innovation Works plant im Rahmen des Verbundvorhabens die Untersuchung thermoelektrischer Generatoren zur Energieerzeugung aus der sogenannten Zapfluft der Triebwerke. Hierfür werden extrem leichte und effiziente TEGs benötigt. Die Einsatztemperaturen können zwischen 200 und 400 C liegen. Es sollen zwei Unterschiedliche Anwendungen untersucht werden: Zum einen der Betrieb von Sensoren im Bereich von ca. 1-100mW und zum anderen der Betrieb von Aktuatoren im Bereich von ca. 10-100W. Autonome, drahtlose Sensoren können im Bereich des Zapfluftsystems zur Überwachung der Systeme (Temperatur, Leckrate) oder der Struktur (Triebwerksaufhängung) eingesetzt werden. Neben der Überwachung des Zapfluftsystems soll auch die Möglichkeit der Steuerung des Systems untersucht werden. Die Wärmetauscher beispielsweise beinhalten Aktuatoren (Ventile), die Mittels der erzeugten Energie betrieben werden könnten. Die Arbeitsplanung beinhaltet a) die Spezifikationen für die Aeronautik, b) die Begleitung der Technologieentwicklung, c) den Aufbau von Funktionsmustern und d) deren Feldtest.
Das Projekt "Thermoelektrischer Generator mit Katalysatorfunktion zur Wärmewandlung in elektrifizierten Kraftfahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das vorliegende Projekt hat das Ziel, einen thermoelektrischen Generator in zylindrischer Geometrie für die Anwendung in einem integrierten Katalysator zu entwickeln, der auf bleihaltige Materialien verzichtet. Besonderes Interesse gilt hierbei den sog. Skutteruditmaterialien mit dem speziellen Fokus auf dessen Herstellung in für die Prototypen-Fertigung ausreichendem Maße. Zur Realisierung des TE-KAT werden neuartige stoffschlüssige Verbindungstechnologien erarbeitet, die zum einen durch eine gute thermische Kopplung des TE Moduls an die Wärmequelle bzw. -senke wesentlich zur Gewährleistung einer hohen elektrischen Ausgangsleistung des TEG beitragen wird. 2. Arbeitsplanung Der Schwerpunkt der Entwicklungstätigkeiten liegt in der prototypischen Darstellung einer im Katalysator integrierten TEG-Stufe mit hoher elektrischer Ausbeute. Dabei müssen alle Wechselwirkungen im Hinblick auf die Rückwirkung im Betrieb des Motors erarbeitet und bewertet werden. Die Rückwirkung darf den Betrieb des Motors nicht negativ beeinflussen. Daher muss die Komponente so entwickelt werden, dass Sie den schwingungstechnischen Anforderungen im Betrieb des Fahrzeuges genügt und die Packageanforderungen des Fahrzeuges erfüllt. Die Ankoppelung der elektrischen Energie an das Fahrzeugbordnetz ist zu erarbeiten. Es sind thermelektrische Materialien zu qualifizieren, die kein Blei enthalten und in beliebige Formen gebracht werden können.
Das Projekt "EXIST-Forschungstransfer: otego" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von otego GmbH durchgeführt. otego entwickelt neuartige organische thermoelektrische Generatoren (OTEGs) als nachhaltige Energieversorgung für das Internet of Things. Für viele vernetze Kleingeräte werden lästige Batteriewechsel bald der Vergangenheit angehören. Denn Wärme gibt es fast überall. Mit OTEGs lässt sich die Energie selbst kleinster Wärmequellen vollkommen wartungsfrei in nützlichen Strom umwandeln - und zwar dort, wo er gebraucht wird. Elektrische Verbraucher erhalten so eine unabhängige Energiequelle. OTEGs von otego besitzen im Vergleich zur Konkurrenz einzigartige Eigenschaften, denn otego setzt erstmals elektrisch leitfähige Kunststoffe aus eigener Entwicklung ein. Die OTEGs sind unter anderem mechanisch flexibel und können einfach an gekrümmte Oberflächen wie Rohre angepasst werden. Die größte Besonderheit der otego-Technologie liegt jedoch in der Kombination aus kostengünstigen Materialien und großindustriellen Produktionsverfahren. Die elektrischen Schaltungen werden auf industriellen Druckmaschinen gedruckt und anschließend vollautomatisch in einem patentierten Verfahren weiterverarbeitet. Dadurch wird otego als erster Hersteller OTEGs produzieren können, die für breite Massenanwendungen in Frage kommen. Nachdem in der ersten Förderphase der Proof of Concept erbracht wird, sollen in der zweiten Förderphase der Markteintritt erfolgen. Dazu wird der thermoelektrische Wirkungsgrad auf ein Massenmarktfähiges Niveau erhöht. Außerdem werden die prototypischen Produktionsmaschinen in einen Zustand gebracht, mit dem sich eine Pilotserie fertigen lässt. Mit Kunden werden zudem in Kooperationsprojekten thermoelektrische Anwendungen entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Thorex-Engine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAHLE Powertrain GmbH durchgeführt. Das vorliegende Verbundvorhaben definiert die folgenden übergeordneten Zielsetzungen:Sicherung verbrennungsmotorischer Abwärme im Temperaturbereich größer als 300 Grad C,Integration eines thermoelektrischen Generators in das Abschirmsystem eines verbrennungsmotorischen Systems sowie Bauraumoptimierte 'Heat-to-Cool'-Technologie. Durch die Kombination dieser technologischen Ansätze kann die im als Verbrennungsmotor ausgeführten Range Extenders anfallende Abwärme zu jedem Zeitpunkt variabel gewandelt und/oder gespeichert werden. Der Gesamtwirkungsgrad des angestrebten seriellen Range Extender Hybridfahrzeugs wird so zu jedem Zeitpunkt optimiert. In Absprache mit den 'Simulationsteams' müssen die nötigen Eingangsbedingungen für Ihre Modelle besprochen werden. Dazu gehören teilweise geometrische Werte, Stoffströme, Temperaturen, Drücke, Leistungen usw. Im Anschluss muss überprüft werden, in wie weit diese geforderten Größen ermittelt werden können. Dazu gehört eine Analyse der vorhandenen bzw. beschaffbaren Messtechnik. Diese muss insoweit bewertet werden, dass eine ungefähre Fehlerabschätzung errechenbar ist. Die Positionen der Messelemente am Verbrennungsmotor und an dessen Peripherie müssen definiert werden. Dies findet wieder in Zusammenarbeit mit den 'Simulationsteams' statt. Die Positionen werden so gewählt, sodass der äußere Einfluss bzw. die Fehleranfälligkeit minimal ist. Während der Planung des Messprogramms werden mitunter den geplanten Simulationsszenarien Beachtung geschenkt.
Das Projekt "Thermoelektrischer Generator mit Katalysatorfunktion zur Wärmewandlung in elektrifizierten Fahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Benteler Automobiltechnik GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das Hauptziel des Teilprojekts 'Fertigungskonzepte und Demonstratorbau' ist die Definition geeigneter Fertigungskonzepte für einen TE-KAT unter Verwendung vorgefertigter TE-Module sowie die Umsetzung dieser Konzepte bei dem Bau eines Demonstrators. Ein weiteres Ziel stellt die Optimierung des abgasseitigen Wärmeübergangs dar. Hierbei sollen geeignete Turbulenzerzeuger konzipiert und gefertigt werden. 2. Arbeitsplanung In Abstimmung mit den Arbeiten zum TE-KAT Design seitens EMITEC werden geeignete Fertigungsverfahren für das Gesamtsystem TE-KAT konzipiert. Schwerpunkte hierbei sind die Bestimmung von Fertigungsreihenfolgen und vor allem der einzusetzenden Fügeverfahren. Es müssen wärmearme Fügeverfahren bestimmt werden, die eine Verarbeitung der vorgefertigten TE-Module ermöglichen. Die erarbeiteten Fertigungskonzepte werden anhand von Ersatzsystemen (Systeme ohne thermoelektrische Funktion) erprobt , welche hinsichtlich Dichtigkeit, Belastbarkeit und Leistung nach BMW Vorgaben geprüft werden. Bei einer erfolgreichen Bestätigung der ausgewählten Fertigungsverfahren folgt der entsprechende Demonstratorbau für die Fahrzeugimplementierung bei BMW.
Das Projekt "Energy Harvesting System auf der Grundlage thermoelektrischer Generatoren (EHSTEG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Mechatronik, Lehrstuhl für Automatisierungs- und Energiesysteme durchgeführt. Dieses Projekt befasst sich mit dem Aufbau eines Energy Harvesting Systems auf der Grundlage von thermoelektrischen Generatoren. Dabei wird ein Versuchsstand an einer gewöhnlichen Ölheizung aufgebaut sowie ein Simulationsmodell der kompletten Anlage erstellt. Thermoelektrische Generatoren (TEG) sind in der Lage den energetischen Wirkungsgrad eines Energiesystems, z.B. Heizungsanlagen oder Verbrennungsmaschinen, durch Nutzung der verbleibenden Abwärme zu steigern. Dabei erzeugen sie auf Grund einer Temperaturdifferenz elektrische Leistung. In diesem Projekt wird ein objekt-orientiertes Modell der TEGs in der Programmiersprache Modelica® weiterentwickelt und um die peripheren Komponenten erweitert. Dies soll zu einem kompletten Modell für das thermoelektrische Energy Harvesting System führen, welches neben den TEGs auch den Kühlkreislauf, die Wärmequelle sowie die Leistungselektronik enthält. Zur Validierung des Simulationsmodells werden Messungen an dem Testaufbau vorgenommen und die realen Messwerte mit den Simulationswerten verglichen. Ziel des Projekts ist es, ein optimales Simulationsmodell zu entwickeln um den Einsatz eines Energy Harvesting Systems mittels thermoelektrischer Generatoren für die jeweilige Situation rechtfertigen zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemische optimierte Abgasanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Boysen GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine auf das zu entwickelnde Thermomodul abgestimmte strömungs- und ladungswechseloptimierte Abgasanlage für einen Range-Extender-Motor auszulegen und aufzubauen. Dazu sind in einem ersten Schritt Messungen an einem geeigneten Motor zur Ermittlung der Randbedingungen für die Auslegung durchzuführen. Anschließend wird in mehreren Iterationsschleifen von Konstruktion und Strömungsberechnung eine Abgasanlage konzipiert, die die besonderen Erfordernisse des Thermomoduls (homogene Anströmung bei möglichst hoher Temperatur) mit den generellen Anforderungen an eine Abgasanlage (geringer Gegendruck, Schalldämpfung) miteinander verbindet. Letztlich soll eine solche Abgasanlage mit integrierten Thermomodul aufgebaut, mit Messstellen versehen und den Tests zugeführt werden.
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