Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr Effizienz für Energiewandler - Forschungsverbund SIMUROM gestartet

16.08.2013
Ob in der Industrie, im Haushalt, im Elektroauto oder -fahrrad: Elektrische Maschinen und Produkte gewinnen auch durch die Energiewende immer mehr an Bedeutung.

Um ihre Effizienz zu steigern, müssen sie am technischen Limit entwickelt werden. Der neue Forschungsverbund SIMUROM unter Koordination der TU Darmstadt arbeitet deshalb an neuen mathematischen Methoden, die das Auslegen von Maschinen noch zuverlässiger machen und gleichzeitig den Wirkungsgrad der Geräte weiter erhöhen sollen.

Der Anfang Juli gestartete Forschungsverbund SIMUROM (05M2013) – „Simulation und robuste Optimierung von elektromechanischen Energiewandlern unter Berücksichtigung von Unsicherheiten“ – wird an der Graduiertenschule Computational Engineering der Technischen Universität Darmstadt koordiniert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ihn im Rahmen der Initiative „Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen“.

Die SIMUROM-Forschung wird von Prof. Dr. Sebastian Schöps an der Graduiertenschule Computational Engineering (Fachbereich Elektrotechnik) koordiniert. Weitere akademische Partner sind Dr. Andreas Bartel vom Lehrstuhl für Angewandte Mathematik an der Bergischen Universität Wuppertal, Prof. Dr. Michael Hinze vom Lehrstuhl für Optimierung komplexer Systeme an der Universität Hamburg und Prof. Dr. Stefan Ulbrich, Fachbereich Mathematik der TU Darmstadt.
Weiterer Kooperationspartner ist Prof. Dr.-Ing. Herbert De Gersem (Wave Propagation und Signal Processing) von der KU Leuven, Belgien. Praxispartner sind die Robert Bosch GmbH, Stuttgart, und der Darmstädter Softwarehersteller CST – Computer Simulation Technology AG. Dabei hat die Nachwuchsförderung einen hohen Stellenwert: Der Verbund besteht zur Hälfte aus Nachwuchswissenschaftlern, außerdem umfasst das Projekt vier Doktorandenstellen mit je drei Jahren Laufzeit. Damit hat das Projekt viel Potential, und es erlaubt komplizierte Themen mit Relevanz für die Praxis im Verbund anzugehen.

Das Verbundprojekt untersucht Fragen, die sich an den Bedarfsfeldern der Hightech-Strategie 2020 der Bundesregierung orientieren: Klima, Energie, Mobilität. Effizientes Design von elektrischen oder elektromechanischen Energiewandlern, wie zum Beispiel Motoren, Generatoren und Wirbelstrombremsen, muss viele Komponenten berücksichtigen. Bei Berechnungen müssen Systeme mit Millionen von Unbekannten gelöst werden. Multiphysikalische Effekte wie Wirbelströme, Anregungen elektrischer Netzwerke, Rotorbewegungen oder Wärmeentwicklung müssen die Entwickler ebenfalls einbeziehen, so dass hoch aufgelöste Simulationen von komplizierten Geräten derzeit oft eine Woche oder länger dauern.

Und trotz möglichst hoher Genauigkeit sind Simulationsergebnisse oft nur grobe Näherungen an die Wirklichkeit. Um zu vermeiden, dass kleine Abweichungen vom Referenzentwurf, beispielsweise in der Fertigung, zu unerwarteter Minderleistung oder Ausfällen führen, ist heute eine auf Erfahrungswissen beruhende Überdimensionierung erforderlich.

Hier setzt SIMUROM an. Ziel des Vorhabens ist es, durch Grundlagenforschung Methoden zu entwickeln, die es in Zukunft erlauben, elektrische Motoren, wie sie zum Beispiel im Bosch eBike eingesetzt werden, direkt am Computer „robust“ zu optimieren (Thema „Optimierung“, Prof. Dr. Stefan Ulbrich, TU Darmstadt). Auf Grund der hochdimensionalen Problemstellungen müssen hier Modellordnungsreduktions- und -adaptationsverfahren eingesetzt werden (Thema „Modellreduktion“, Prof. Dr. Michael Hinze, Universität Hamburg).

Mit dem neuen mathematischen Verfahren des Computational Engineering sollen Hersteller zukünftig noch näher an die Grenzen des physikalisch Machbaren gehen können, ohne Einbußen im Betrieb befürchten zu müssen. Multiphysikalische Effekte wie Erhitzung werden noch realistischer im Design berücksichtigt (Thema „Kopplung“, Dr. Andreas Bartel, Universität Wuppertal); das Risiko von Alterungsprozessen wird durch stochastische Verfahren abgeschätzt und somit die Zuverlässigkeit erhöht (Thema „Unsicherheiten“, Prof. Dr. Sebastian Schöps, TU Darmstadt).

Von den Verbundforschungsarbeiten profitieren alle Seiten. Für die Industrie ergeben sich Chancen, effizienter und mit noch weniger Fehlerrisiko zu produzieren und letztlich vor allem neue, leistungsfähigere Produkte auf den Markt zu bringen und so zum Beispiel eine weitere Reduktion des Energieverbrauchs sicherzustellen. Für die beteiligten Wissenschaftler geht es in der Grundlagenforschung auch darum, eine solide mathematische Basis für neue methodische Ansätze im Bereich der robusten Optimierung und Unsicherheitsquantifizierung zu entwickeln.

Das Konzept der SIMUROM-Forscher überzeugte: In ganz Deutschland werden nur 15 Projekte dieser Art im Rahmen der Initiative „Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen“ gefördert. Eingereicht worden waren mehr als 100 Projektskizzen.

Fachkontakt:
Prof. Dr. Sebastian Schöps
Tel. 06151 16-70948
schoeps@gsc.tu-darmstadt.de
MI-Nr. 74/2013, Sebastian Schöps/sip

Jörg Feuck | idw
Weitere Informationen:
http://www.simurom.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga
23.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Plug & Play: Drei auf einen Streich
29.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Arctic melt ponds form when meltwater clogs ice pores

24.01.2017 | Earth Sciences

Synthetic nanoparticles achieve the complexity of protein molecules

24.01.2017 | Life Sciences

PPPL physicist uncovers clues to mechanism behind magnetic reconnection

24.01.2017 | Physics and Astronomy