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 TU Ilmenau erforscht innovative mikrooptische Bauelemente für neuartige Anwendungen
21.09.2017 | Technische Universität Ilmenau

nachricht Bald bessere Akkus?
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie