Komfort ist in zunehmendem Maße ein Entscheidungskriterium für den Kauf eines Autos. Hochwertige Materialien und Komfort sind die Schnittstelle zum Nutzer. So werden in Autos heutzutage bis zu 9 m2 an technischen Textilien verbaut, die das Auto optisch wie haptisch attraktiver machen. Solche Dekormaterialien sind über bisher sehr energie- und zeitintensives thermisches Fügen auf Oberflächen aufzubringen. Während in der gängigen Fügetechnik die Wärme zur Kleberaktivierung durch vorgewärmte Werkzeuge über Wärmeleitung durch die Oberfläche der Dekorstoffe bzw. Substratmaterialien übertragen wird, lässt sich mit einer geeigneten Mikrowellentechnik und geeigneten Klebern, die Wärme direkt und selektiv im Kleber erzeugen. Dies führt zu signifikanter Energieeinsparung von mehr als 70% sowie zu größerer Produktivität. Das Energieeinsparpotential wird alleine in Deutschland und in diesem Produktionsbereich auf ca. 70 GWh/Jahr geschätzt.
Komfort ist in zunehmendem Maße ein Entscheidungskriterium für den Kauf eines Autos. Hochwertige Materialien und Komfort sind die Schnittstelle zum Nutzer. So werden in Autos heutzutage bis zu 9 m2 an technischen Textilien verbaut, die das Auto optisch wie haptisch attraktiver machen. Solche Dekormaterialien sind über bisher sehr energie- und zeitintensives, thermisches Fügen auf Oberflächen aufzubringen. Während in der gängigen Fügetechnik die Wärme zur Kleberaktivierung durch vorgewärmte Werkzeuge über Wärmeleitung durch die Oberfläche der Dekorstoffe bzw. Substratmaterialien übertragen wird, lässt sich mit einer geeigneten Mikrowellentechnik und geeigneten Klebern, die Wärme direkt und selektiv im Kleber erzeugen. Dies führt zu signifikanter Energieeinsparung von mehr als 70% sowie zu größerer Produktivität. Das Energieeinsparpotential wird alleine in Deutschland und in diesem Produktionsbereich auf ca. 70 GWh/Jahr geschätzt.
Komfort ist in zunehmendem Maße ein Entscheidungskriterium für den Kauf eines Autos. Hochwertige Materialien und Komfort sind die Schnittstelle zum Nutzer. So werden in Autos heutzutage bis zu 9 m2 an technischen Textilien verbaut, die das Auto optisch wie haptisch attraktiver machen. Solche Dekormaterialien sind über bisher sehr energie- und zeitintensives thermisches Fügen auf Oberflächen aufzubringen. Während in der gängigen Fügetechnik die Wärme zur Kleberaktivierung durch vorgewärmte Werkzeuge über Wärmeleitung durch die Oberfläche der Dekorstoffe bzw. Substratmaterialien übertragen wird, lässt sich mit einer geeigneten Mikrowellentechnik und geeigneten Klebern, die Wärme direkt und selektiv im Kleber erzeugen. Dies führt zu signifikanter Energieeinsparung von mehr als 70% sowie zu größerer Produktivität. Das Energieeinsparpotential wird alleine in Deutschland und in diesem Produktionsbereich auf ca. 70 GWh/Jahr geschätzt.
Die Entwicklung effektiver thermischer Speichertechnologien stellt einen wichtigen Baustein zur Umsetzung des im Jahre 2011 verabschiedeten Energiekonzeptes der Bundesregierung dar. Neben der Erhöhung des Anteils regenerativer Energien an der Primärenergieversorgung muss der Fokus ebenfalls auf der Erschließung energetischer Einsparpotenziale liegen. Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz bieten sich besonders im Bereich der Prozesswärmenutzung an, die im Jahr 2008 rund 23 % der Endenergie in Deutschland ausmachte (552 Mrd. kWh). Ein großer Teil dieser Prozesswärme steht nach dem technologischen Prozess als Abwärme zur Verfügung. Wärmespeicher erlauben die örtlich und vor allem zeitlich versetzte Nutzung dieser Abwärme und damit die Erschließung dieses enormen energetischen Potenzials. Eine Möglichkeit zur Speicherung thermischer Energie im Temperaturbereich zwischen 130 °C und 350 °C sind Phasenwechselmaterialien (PCM - phase change materials, Wärmespeicherung beim Phasenübergang fest-flüssig). Übliche PCM-Speicherelemente sind jedoch gekennzeichnet durch einen begrenzten Wärmeübergang zwischen Wärmeträger und PCM sowie die schlechte Wärmeleitung im PCM, beide Effekte beschränken die Wärmeleistung entscheidend. In den vergangenen Jahren wurde wiederholt die Forderung nach einem mechanisch stabilen 'PCM-Schüttgut' laut, welches gut durchströmbar ist und damit insbesondere bei Gasen einen effektiven Wärmetransport gewährleistet. PCM-gefüllte metallische Hohlkugeln im Millimeter-Durchmesserbereich sollen die Funktion dieses Schüttgutes übernehmen. Anwendungsmöglichkeiten sind vorrangig die Aus-/Einkopplung von Abwärme aus/in Gasströmungen (z. B. heiße Abgase einer Verbrennung) bzw. die Verbesserung der Effektivität von Katalysatoren durch eine Vergleichmäßigung von deren Arbeitstemperatur. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die meist geringe Wärmekapazität von Wärmeträgerflüssigkeiten für den Hochtemperaturbereich (z. B. Thermoöle) durch Zugabe der PCM-Kapseln deutlich zu steigern. Die Arbeiten umfassen die Auswahl geeigneter PCM (Salze/-mischungen, Zuckeralkohole, Hydroxide ) nach der Temperatur des Phasenüberganges, der Schmelzenthalpie und besonders bezüglich der korrosiven Wechselwirkung mit den porösen Schalen der als Kapseln dienenden metallischen Hohlkugeln. Neben der Fertigung der metallischen Hohlkugeln stehen das Befüllen mit PCM (die Infiltration) sowie das zuverlässige Aufbringen einer Versiegelung und - falls erforderlich - einer katalytischen Beschichtung im Fokus. Der Einsatz als pumpbare Wärmekapazität in Thermoölen erfordert optimierte mechanische Eigenschaften der PCM-Kapseln. Aktuelle Projektarbeiten umfassen die Auswahl und wärmetechnische Charakterisierung geeigneter PCM sowie die Auswahl der Werkstoffe für die metallischen Hohlkugeln bzw. deren Versiegelung. Ebenfalls in Entwicklung befindet sich die Infiltrationstechnologie der Kugeln im Labormaßstab.
Motivation:
KMU bilden eine tragende Säule der deutschen Wirtschaft. Sie sind oft hochspezialisiert, wichtige Partner in Innovations- und Wertschöpfungsketten und Treiber des technischen Fortschritts. KMU-getriebene Innovationen im Bereich der Elektroniksysteme tragen dazu bei, dass Deutschland seine Wettbewerbsfähigkeit als Produktions- und Entwicklungsstandort in den Anwenderbranchen elektronischer Systeme stärkt.
Ziele und Vorgehen:
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen thermo-elektrischen Systems für die industrielle Nahrungsherstellung. Durch den Einsatz eines kombinierten Hochfrequenz- und Infrarot (IR)-Moduls sollen die Backergebnisse optimiert werden. Dazu wird ein Keramik IR-Strahler in eine Hochfrequenzelektrode integriert. Durch die zusätzliche Ausstattung mit einem Feuchte-Sensorsystem und einer intelligenten elektronischen Regelung sollen sowohl die Energieeffizienz der Anlage als auch die Produktqualität weiter verbessert werden.
Innovationen und Perspektiven:
Die Innovation des Projektes liegt in der Kombination von Hochfrequenz- und Infrafrot-Erwärmung: So wird eine prozesstechnische wie energetisch optimierte, gezielte, kontaktlose Erwärmung von Lebensmitteln in der industriellen Fertigung und Verarbeitung erzielt. Die so entwickelte Anlage kann gegenüber konventionellen thermischen Verfahren in hohem Maße Energie und Zeit einsparen und dadurch aktiv den Klimaschutz unterstützen.