Energie & Elektrotechnik

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Unser Auge in den Untergrund

Neue Hochdruck-Prüfanlage für Gesteinsproben eingeweiht. Am Freitag, 28. Juni 2024 wurde die neue Hochdruck-Prüfanlage für Gesteinsproben „TrueTriax“ in der Hochdruck-Halle des GFZ im Beisein von Gästen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft feierlich eingeweiht. Mit der neuen Anlage können thermische, hydraulische, mechanische und chemische Prozesse in bis zu zehn Kilometer Tiefe simuliert werden. Das liefert wichtige Daten für die Geoenergieforschung und -anwendung. Um den wissenschaftlichen und technologischen Vorsprung Deutschlands und Europas auf diesem Gebiet nicht zu verlieren, wird zudem ein nationales…

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Neuartiges Batterie-Design

– mehr Energie und weniger Umweltbelastung… Ein neuer Ansatz für den Elektrolyt in Lithium-Metall-Batterien könnte die Reichweite von Elektrofahrzeugen erheblich steigern. Um diese Batterien zu stabilisieren, benötigen ETH-Forschende viel weniger umweltschädliches Fluor. Unter den vielversprechenden Hochleistungsbatterien der nächsten Generation stehen sie ganz vorne: Lithium-Metall-Batterien. Sie können mindestens doppelt so viel Energie pro Volumeneinheit speichern wie die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien. Das bedeutet: Ein Elektroauto fährt mit einer Ladung doppelt so weit oder das Smartphone muss man weniger oft aufladen. Derzeit…

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Neue Technologien zur Umwandlung von Sonnenenergie in grüne Solarbrennstoffe

Die Technische Universität Ilmenau erforscht in einem großangelegten Bundesprojekt Hochleistungsbauelemente und ihre Eigenschaften, um die Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenlicht stabiler, effizienter und kostengünstiger zu machen. Mit dem Ziel, die klimaneutrale Energieversorgung auszubauen, fördert das Bundesforschungsministerium das Forschungsprojekt im Rahmen der Fördermaßnahme SINATRA mit 2,8 Millionen Euro für sechs Jahre. Gelingt das „SINATRA: PARASOL“-Projekt, hat die wettbewerbsfähige Umwandlung von Sonnenenergie in grünen Wasserstoff verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten in der Energieversorgung, der Industrie und der Gesellschaft. Weltweit suchen Forscher nach Alternativen zu den…

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Fotodioden aus kostengünstigem Silizium erweitern Messtechnik

Projekt »MesSi« entwickelt siliziumbasierte Fotodioden für den nahen Infrarotbereich. Bildsensoren und ihr Herzstück, die Fotodiode, sind in zahlreichen Anwendungen in der Prozess-, Mess-, Automobil- oder Sicherheitstechnik unverzichtbar. Im nahen Infrarotbereich, der für viele analytische Anwendungen besonders wichtig ist, bieten siliziumbasierte Fotodioden derzeit noch keine ausreichende Empfindlichkeit. Daher werden Materialien eingesetzt, die teuer und zum Teil umweltschädlich sind. In einem neuen Projekt des Fraunhofer IPMS werden nun erstmals empfindliche, siliziumbasierte Fotodioden entwickelt, die kostengünstig hergestellt werden können. Das Bundesministerium für Bildung…

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Hardware-Sicherheit: Mehrdimensional geschützt

Ob digitale Stromzähler oder Tachometer: Werden Verbrauch oder Laufleistung elektronisch ausgelesen, sollten die übermittelten Daten nicht manipulierbar sein. Das gilt in besonderem Maße für die Verifizierung von Zahlungstransfers mittels Kreditkarte. Am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS haben Forschende eine Lösung entwickelt, die es ermöglicht, die Funktion entsprechender Sicherheitselemente nach der Herstellung zu konfigurieren und diese so zuverlässig und kostengünstig mehrdimensional zu schützen. Von Zahlungstransfers bis zu digitalen Stromzählern – für diese komfortablen, elektronisch auslesbaren Vorgänge ist entscheidend, dass die dahinterstehenden…

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Solartechnologie: Neuartiges effizientes Lichtsammelsystem

Auf dem Weg zur effizienteren Nutzung von Sonnenenergie melden Würzburger Forschende des bayerischen Verbunds Solar Technologies Go Hybrid einen Fortschritt: Sie haben ein innovatives Lichtsammelsystem entwickelt. Um Sonnenlicht möglichst gut in elektrischen Strom oder andere Energieformen umwandeln zu können, braucht es als allerersten Schritt ein effizientes Lichtsammelsystem. Dieses sollte im Idealfall panchromatisch sein, also das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts absorbieren. Ein Vorbild hierfür sind die Lichtsammelantennen der Pflanzen und Bakterien. Diese fangen für die Photosynthese ein breites Lichtspektrum ein,…

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Kleiner Membranlüfter kühlt elektronische Geräte effektiv und energiesparend

Derzeitig häufig eingesetzte Radial- oder Axiallüfter zur Kühlung von elektronischen Geräten sind oft zu groß und zu laut. An der Universität Stuttgart wurde nun ein Membranlüfter entwickelt, der klein und leise ist. Der neu entwickelte Mini-Membranlüfter arbeitet energiesparend und kann ohne den Einsatz von umweltschäd-lichen Werkstoffen hergestellt werden. Die TLB GmbH ist mit der Verwertung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Herstellern Möglichkeiten der Lizenzierung oder der Projekt-Kooperation. Computer, Handys und andere Geräte müssen aktiv gekühlt werden, um eine Überhitzung…

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Festkörperbatterien – schneller hergestellt

Festkörperbatterien bieten zahlreiche Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Akkus: So sind sie beispielsweise nicht brennbar. Doch fehlte bislang eine skalierbare Produktionsmethode. Eine solche haben Forschende des Fraunhofer IPA gemeinsam mit Partnern nun im kürzlich abgeschlossenen Projekt EMSiG entwickelt. Sei es in E-Fahrrädern, Elektroautos oder Laptops – üblicherweise nutzt man für die nötige Energieversorgung Lithium-Ionen-Batterien. Festkörperbatterien punkten diesen gegenüber mit gewichtigen Vorteilen: Vor allem bieten sie eine höhere Sicherheit. Schließlich haben sie keinen flüssigen Elektrolyten, der auslaufen und sich entzünden kann. Auch ist ihre…

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Charakterisierung von Metalloxiden und organischen Materialien

Entwickler von Dünnschicht-Gas-Sensoren profitieren von geheizter Substrat-Plattform. Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt und fertigt individuelle beheizbare Test-Chips für die Charakterisierung neuer Materialien der Gas-Sensorik. Darauf abgeschiedene sensorische Schichten und deren anwendungsspezifische Parameter, wie Sensitivität und Selektivität, können damit gezielt untersucht werden. Individuell herstellbare Chip-Designs erlauben die optimale und hochgenaue Charakterisierung dieser dünnen Schichten. Beispiel-Wärmebildaufnahme eines per Vakuumsauger gehaltenen beheizten Testsubstrats des Fraunhofer IPMS. @ Fraunhofer IPMS / Sebastian Lassak Der Nachweis von Gasen wie beispielsweise NO2, NH3, CO,…

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Intelligentes und flexibel einsetzbares Ultraschall-Sensorsystem nach dem Baukastenprinzip

Fraunhofer ZSI: Projekt »SonoOne«. Im Rahmen des Fraunhofer-Zentrums für Sensor-Intelligenz ZSI wurde das intelligente und flexibel einsetzbare Ultraschallsensorsystem »SonoOne« nach dem Baukastenprinzip entwickelt. »SonoOne« kann perspektivisch den sich rasant entwickelnden Ultraschallmarkt, insbesondere im Bereich der portablen Systeme, mit innovativen Produkten hochflexibel bedienen. »SonoOne« besteht hardwareseitig aus kostengünstigen, streichholzschachtelgroßen Modulen, die für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche einfach zu einem Gesamtsystem kombiniert, konfiguriert und durch das modulare Konzept universell für die verschiedensten akustischen Messaufgaben eingesetzt werden können. Ultraschall ist eine flexibel einsetzbare, kostengünstige,…

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Energie aus Weinbau-Biomasse

TH Köln berechnet Potenzial für Wärme- und Kälteerzeugung. Bei der Weinherstellung fallen Reststoffe wie Trester – der feste bis breiartige Rückstand nach dem Pressen der Trauben – und Rebholz nach dem Schneiden der Reben an. Diese bleiben weitgehend ungenutzt. Wie die Biomasse verwertet werden könnte, um Wärme und Kälte für die Weinbauwirtschaft zu erzeugen und so fossile Energieträger zu ersetzen, hat die TH Köln in einem Forschungsprojekt untersucht. „In der deutschen Weinbauwirtschaft werden überwiegend konventionelle Brennstoffe wie Erdgas und Heizöl…

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Paradigmenwechsel in der Energieplanung

Modelle anders nutzen… Um den komplexen Anforderungen an künftige Gebäude- und Energiesysteme gerecht zu werden, schlagen Empa-Forscher Matthias Sulzer und Berkeley-Lab-Forscher Michael Wetter einen Paradigmenwechsel bei deren Planung vor: Sie fordern einen stärker automatisierten und auf Modellen beruhenden Planungsprozess, wie er in der Computer-Chip- und Autoindustrie längst Alltag ist. Zahlreiche Länder rund um den Globus haben sich verpflichtet, bis 2050 klimaneutral zu sein. Für die Gebäude- und Energiesysteme dieser Länder bedeutet dies einen rapiden Wandel von fossiler hin zu erneuerbarer…

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Bohrturbine öffnet Wege zu kommunalen Wärmespeichern

Der Untergrund ist eine wichtige Ressource für die Wärmewende. Abwärme aus dem Gewerbe lässt sich im Sommer dort speichern und für die Heizung von Wohngebäuden im Winter nutzen. Die Erschließung unterirdischer Wärmespeicher benötigt gelegentlich innovative Bohrtechnik. Durch Einsatz des neuartigen Bohrverfahrens »Micro Turbine Drilling – MTD®« konnte das Fraunhofer IEG erfolgreich Wegsamkeiten für Wasser in Gesteinsschichten in bis zu 500 Meter Tiefe schaffen. Die Bohrtätigkeit war Teil einer laufenden Erschließung unter der Schweizer Hauptstadt Bern, die in kommenden Projektphasen zum…

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Optimal getrackte PV-Anlagen durch Deep Learning

Nachführende Photovoltaik-Anlagen mit Trackern führen zu einem Ertragsgewinn von 20 bis 30 Prozent im Vergleich zu fest montierten PV-Freiflächenanlagen. Zusätzlich könnten sie weitere Kriterien in ihrer Ausrichtung berücksichtigen, beispielweise den Lichtbedarf bestimmter Pflanzensorten unter Agri- und Biodiversitäts-Photovoltaik oder die Höhe der Einspeisevergütung zu bestimmten Uhrzeiten. Die Zimmermann PV-Tracker GmbH, ein Teil der Zimmermann PV-Steel Group, und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE optimieren im Forschungsprojekt »DeepTrack« diese Tracking-Algorithmen mit einem digitalen Zwilling, der durch Deep Learning optimierte Steuerungsansätze berechnet. Lernen…

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1200-V-GaN-HEMTs für die Energiewende

Leistungsstarke und zugleich energieeffiziente elektronische Bauelemente bilden eine technologische Säule der Energiewende. Sie tragen dazu bei, Anwendungen wie Elektromobilität, Energiewirtschaft oder elektronische Klimatisierungstechnologien flächendeckend alltagstauglich zu machen. Das Fraunhofer IAF unterstützt diese Transformation, indem es neuartige Technologien für laterale und vertikale GaN-Transistoren mit Sperrspannungen über 1200 V entwickelt. Die Vorteile und den aktuellen Entwicklungsstand dieser GaN-Technologien präsentiert das Institut auf der PCIM Europe 2024 vom 11. bis 13. Juni 2024 in Nürnberg. Elektrische Fahrzeuge, Wandler für Ladeinfrastruktur, Energiespeicher, Solar- und…

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Mit cleverem Packaging zum On-Board-Charger im Kleinformat

Handlich statt Handarbeit: Das fahrzeugeigene Ladegerät, der On-Board-Charger, ist der Schlüssel zum universellen Laden – und somit ein Kernstück für die Zukunft der E-Mobilität. Dem Fraunhofer IZM ist es nun gelungen, einige der jüngsten Errungenschaften aus dem Bereich der Leistungselektronik für die nächste Generation der On-Board-Charger zu kombinieren. Das Ergebnis: Doppelte Ladeleistung bei halbem Volumen, dazu bidirektional und maschinell gefertigt. Eine günstige Lösung und ein Wegweiser für die Abkürzung in Richtung Zukunft. Wer mit dem E-Auto an eine Schnellladestation fährt,…

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