Die bisher weitgehend auf Basis weniger, einfacher Regeln und auf Steady-State-Annahmen isoliert voneinander betriebenen Einzelkomponenten von Netzwerken erneuerbarer Energieträger (Off-Shore-Windparks, Versorger und Verbrauchernetze, thermoelektrische Komponenten eines Wohnhauses) sollen durch systematische mathematische Modellierung der zugrunde liegenden Prozesse, durch zuverlässige und schnelle Optimierungsverfahren und durch die Entwicklung und den praktischen Einsatz von optimaler Albaufplanung und Feedback-Steuerung unter Unsicherheiten ersetzt werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der dezentralen, d.h. der verteilten Behandlung der Optimierungsfragestellungen in Netzwerken. Interesse der Industriepartner: IAV ist besonders am optimalen Betrieb eines Netzwerks von Windkraftanlagen unter Angebotsunsicherheit interessiert. TLK ist besonders an einer systemischen Optimierung des simultanen Betriebs von thermischen und elektrischen Komponenten eines Hausnetzwerks interessiert.
Das AGENT-elF-Projektziel besteht in der generativen Fertigung dreidimensionaler Bauteile mit integrierten elektrischen sowie Wandlerfunktionalitäten als Multimaterialsysteme in einer Anlage bzw. in einem geschlossenen Prozess. Im Ergebnis entstehen bisher nicht oder nur sehr aufwändig herstellbare Werkstoffverbunde, in die je nach Anforderung sensorische Elemente integriert werden können. Als flexibel einsetzbare und robuste generative Herstellungstechnologie bietet sich der Dispenserdruck für die Integration elektrischer Funktionalitäten an. Basierend auf dieser Technologie erfolgt die Entwicklung einer Gesamtanlage für die gesamte Prozesskette. Für drei ausgewählte Anwendungen werden erste Labordemonstratoren herstellbar.
Die wissenschaftlich-technischen Arbeitsziele von APP bestehen zum einen in der Entwicklung und dem Test von Anwendungsszenarien und Demonstratoren für Energierückgewinnung aus Abwärme führenden Ver- und Entsorgungssystemen, zum Anderen in der vorhabensübergreifenden Lenkung, Koordination und Unterstützung der Aspekte Umweltverträglichkeit und Ressourcenverfügbarkeit.
Im Rahmen dieses Projektes sollte erstmals untersucht werden, welches die energetisch optimalen Materialkombination der Komponenten thermoelektrischer Halbleiter, Sperrschicht und Lot darstellt. Die Identifizierung einer optimalen Materialkombination ist Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung aller folgenden Projektphasen. Ein weiteres Ziel des vorliegenden Projektes ist der Vergleich zwischen den momentan marktüblichen und etablierten Löttechniken und einem zu identifizierenden und charakterisierenden neuartigen Fügeprozess für thermoelektrische Bauteile. Im Hinblick auf eine mechanisch stabilere Verbindung bei ansonsten gleichbleibenden Materialeigenschaftenverspricht eine erfolgreiche Realisierung eines neuartigen Konzeptes, zum Beispiel des Klebens, ein sehr hohes Potenzial. Neben dieser neuartigen Fügemethode werden jedoch auch die konventionellen Lötprozesse genauer untersucht und im Rahmen der Möglichkeiten hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit und Leistungsfähigkeit in mechanischer wie energetischer Sicht optimiert. Hierfür werden Schichtproben für detaillierte Parametermessungen und Module für Prüfstandmessungen hergestellt. parallel zu den zuvor genannten Projektzielen soll der Aufbau einer thermoelektrischen Wärmepumpe als Klimatisierungskonzept ein elektrifiziertes Fahrzeug erfolgen. Es gilt es, vorhandene Wärmepumpenkonzepte zu analysieren und ggf. zu übernehmen, und die neuen Komponenten darauf anzupassen. Hierbei sind Simulationen des ganzheitlichen thermoelektrischen Klimatisierungskonzepts Kernbestandteil der Untersuchungen. Abschließend sollte eine energetisch optimierte Wärmepumpe mit einer Heizleistung von ungefähr 6 kW bei einer zur Verfügung stehenden Kälteleistung von etwa 4 kW entwickelt werden. Die Identifizierung der dabei auftretenden Verluste erfordert eine detaillierte numerische Analyse. Die anspruchsvolle Modellierung ist außerdem die Grundlage zur Ermittlung des energetischen Optimums. (Text gekürzt)