Technologieangebote Energietechnik



Batterieelektroden aus Siliziumschichten mit optimierter Porosität und Mikrostruktur

In Lithium-Ionen-Akkus verspricht die Verwendung von Silizium als Anodenmaterial eine hohe theoretische Energiedichte. Allerdings erfährt eine siliziumbasierte Anode eine erhebliche Volumenvergrößerung durch die Aufnahme von Atomen. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler des Instituts für Photovoltaik (ipv) der Universität Stuttgart nun ein Verfahren entwickelt, mit Laser-Bestrahlung poröse und mikrostabilisierte Silizium-Anoden herzustellen. Die erfindungsgemäßen Batterieelektroden haben ein hohes Potential zur Ionenaufnahme bei verbesserter mechanischer Stabilität, eine hohe Energiedichte durch eine große aktive Fläche und sind zur Herstellung mechanisch flexibler Batterien geeignet.

 

 

Brennstoffbedarfsprognose durch Bestimmung der Brennstoffrestmenge im Stückholzheizkessel

Am Institut für Sensorik und Informationssysteme der Hochschule Karlsruhe wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem während des Verbrennungsprozesses die Menge des Restbrennstoffs, der sich noch im Brennraum befindet, bestimmt werden kann. Die Wärmemenge, die aus der verbleibenden Befüllung des Brennraumes gewonnen wird, kann also jetzt im Wärmebedarfsmanagement berücksichtigt werden. Ein möglichst genaues, vorausschauendes Management des Wärmeeinsatzes ist unumgänglich, um Teillastbetrieb von Kleinfeuerungsanlagen und den damit verbundenen erhöhten Schadstoffausstoß zu vermeiden.

 

 

Ammoniak-Wasser-Absorptionskältemaschine mit kompakter Bauweise und erhöhter Leistungszahl

Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben eine Absorptionskältemaschine entwickelt, die einen hohen Kompaktheitsgrad und geringeres Gewicht mit einem stabilen Betriebsverhalten selbst bei niedrigen Verdampfertemperaturen und hohen Rückkühltemperaturen vereint. Durch die kompakte Bauweise können sowohl Herstellkosten als auch die erforderliche Kältemittelmenge reduziert werden.

 

 

Lastflexibler Pelletheizkessel

Wissenschaftler des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) haben einen Pelletheizkessel mit zwei Brennstufen entwickelt, dessen Aufbau eine schnelle Reaktion auf einen kurzfristige erhöhten Bedarf an Heizleistung bei minimalen Emissionen ermöglicht. Das Ergebnis ist eine Art Durchlauferhitzer für Festbrennstoffe. Eine der Brennstufen stellt hierbei die Wärmegrundlast sicher, die andere Brennstufe deckt Wärmebedarfsspitzen ab und wird auch in der Anbrandphase zugeschaltet. Durch Einsatz dieser Technik kann die geleistete Wärmeenergie kurzfristig mithin verdreifacht werden. Aufgrund der schnellen Reaktionszeit der zweiten Brennstufe ist es in der Folge auch möglich, einen deutlich kleineren und somit kostengünstigeren Pufferspeicher einzubauen.

 

 

Kontinuierliche Echtzeit-Messung der Flugasche- und Ruß-Depositionen im Inneren von Kraftwerkskesseln

Am Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart wurde ein Messgerät zur Online-Depositionsmessung in Kohlekraftwerken entwickelt, das die permanente Überwachung des Zustandes innerhalb des Kessels ermöglicht, insbesondere der Rußentwicklung. Neben der Bestimmung der Depositionsrate im Kessel können mit dem Messgerät Zuwachscharakteristiken, Haftungsvermögen, Aschequalitäten und Abfallverhalten von Ablagerungen ermittelt sowie die Abreinigbarkeit derselben durch Rußbläser beurteilt werden. Das Messgerät kann so wertvolle Hinweise zur Optimierung der Kohlezusammensetzung in der Zuführung des Brennmaterials geben. Der Prototyp wurde inzwischen erfolgreich getestet.

 

 

Schadstoffarme Holzfeuerstätten mit vereinfachter Mess- und Regeltechnik

Die ISIS-Sensorikgruppe unter der Leitung von Professor Dr. Heinz Kohler entwickelte an der Hochschule Karlsruhe eine Mess- und Regeltechnik, die den Schadgasanteil in der Abluft von Kaminöfen sowie von Scheitholz- und Holzpellet-Kesseln minimiert. Sensoren erfassen Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffgehalt und nicht verbrannte Gaskomponenten. Über einen Regelalgorithmus können dann die Verbrennungsluftströme für die beiden separaten Brennkammern angepasst werden. Die Technik ist sowohl für Stückholz- als auch für Pellet- und Hackschnitzelverbrennung ausgelegt und ermöglicht die Einhaltung der 1. BlmSchV ab 2015 für Einzelraumfeuerstätten.

 

 

Makroporöse, nanokristalline Siliziumschicht für Lithium-Ionen-Akkus

Bei Batterien, insbesondere wiederaufladbaren  Lithium-Ionen-Akkus, wäre die Verwendung von Silizium-Dünnschichten als Anodenmaterial sehr vielversprechend. Theoretisch könnte damit eine 10-fache Kapazitätssteigerung der Akkus möglich werden, praktisch scheiterte die Nutzung von Silizium oder anderen Halbleitern wie Germanium bisher an der mechanischen Stabilität dieser Schichten, die nach wenigen Ladezyklen brechen, wodurch die Kapazität drastisch sinkt. Wissenschaftler der Universität Stuttgart lösten jetzt dieses Problem durch ein Verfahren, das die einfache und zuverlässige Herstellung von makroporösen und damit elastischen Halbleiterdünnschichten - auch im Durchlaufverfahren - ermöglicht.

 

 

Neuartiges Kathodenmaterial für Lithium-Schwefel-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien

Erfinder der Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft haben erstmals ein Kathodenmaterial entwickelt, bei dem die bauliche und stoffliche Trennung von Stromsammler und Kathodenmaterial entfällt. Darüber hinaus kann in dem einstufigen Bandgalvanikverfahren auf die Beimischung von Bindemittel und elektrisch leitfähigen Füllpartikeln verzichtet werden, was einen quantitativ deutlich höheren Anteil an Aktivmaterial in der Kathode ermöglicht. Li-Ionen- oder Li-Schwefel-Batterie können so effizienter betrieben werden.

 

 

S3L-Inverter: Schaltverlustfreier 3-Stufen-Pulswechselrichter mit Entlastungsschaltung

Der neue 3-Stufen-Pulswechselrichter S3L-Inverter (Soft Switching Three Level Inverter) ist von bestechender Einfachheit und damit kostengünstig. Er arbeitet prinzipbedingt verlustfrei, weist somit höchste Wirkungsgrade auf, wird auf einfache Weise gesteuert, hat EMV-freundliche inhärente di/dt- und du/dt-Begrenzungen und kann mit preisgünstigen Standard-Halbleitern aufgebaut werden. Anwendungsgebiete sind: elektrische Antriebe, Solarwechselrichter, Windkraftwechselrichter und unterbrechungsfreie Stromversorgungen.

 

 

Innovativer Wasserstoffspeicher

Wasserstoff gilt als Energiequelle der Zukunft. An der Universität Heidelberg sind deshalb kostengünstige Substanzen mit hoher Wasserstoff-Speicherkapazität entwickelt worden, die eine schnelle und reversible Aufnahme/Abgabe von Wasserstoff unter milden Bedingungen sicherstellen. Die innovativen Speicher-Materialien sind entweder als molekularer, oligomerer oder polymerer Feststoff, aber auch in flüssiger Form einsetzbar.