Energie & Elektrotechnik

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Historischer Durchbruch in der Fusionsforschung

Laser haben die Kernfusion gezündet! Laser haben einen Mini-Stern auf der Erde gezündet und damit den Grundstein für eine saubere Energiequelle der Zukunft gelegt: Ein historischer Durchbruch in der Trägheitseinschluss-Fusionsforschung an der National Ignition Facility im Lawrence Livermore National Lab und ein entscheidender Moment für die Photonik! Eine der vielversprechendsten Anwendungen der Lasertechnologie, die Realisierung der lasergetriebenen Fusion, hat einen historischen Durchbruch erzielt. Wie das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL, Kalifornien, USA) in seiner Pressemitteilung vom 13. Dezember 2022 bekannt…

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Kraftstoff aus Klärschlamm?

Klimawandel und steigende Energiekosten erfordern neue Ideen. Eine wird gerade an der Hochschule Coburg getestet: Bio-Kraftstoff aus Klärschlamm. Die Europäische Union fördert aktuell das Projekt To-Syn-Fuel, in dem es darum geht, biogene Abfallstoffe umzuwandeln in nachhaltige Kraftstoffe und grünen Wasserstoff. Durchgeführt wird das Forschungsprojekt vom Fraunhofer Institut Umsicht im oberpfälzischen Sulzbach-Rosenberg, wo auch der neue Bio-Kraftstoff entwickelt wurde – und zwar aus Klärschlamm. Jetzt wird er in einem VW mit Dieselmotor auf dem neuen Rollenprüfstand der Hochschule Coburg getestet. „Ziel…

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Der Photonen-unterstützte kohärente Quanten-Phase-Slip-Effekt

… legt die Grundlagen für einen zukünftigen Stromstandard. Die supraleitende Nanotechnologie ist ein sich schnell entwickelndes Gebiet mit vielversprechenden Anwendungen im Bereich der Quantentechnologien, wie supraleitende Quantenprozessoren auf Basis von Qubits mit Josephson-Tunnelkontakten. Ein internationales Team konnte nun – unter Beteiligung des Leibniz-IPHT – einen weiteren quantenmechanischen Effekt in Supraleitern nachweisen. Ihre Ergebnisse zum Photonen-unterstützten kohärenten Quanten-Phase-Slip-Effekt (CQPS) in einem supraleitenden Nanodraht veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature. Der Effekt zeigt sich in der Bildung von Stromstufen in der…

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Klangvergnügen im Ohr

Moderne Technik soll immer kleiner und energieeffizienter werden, ohne dabei an Qualität zu verlieren. Um dies zu realisieren, braucht es Innovationen. Seit mehreren Jahren forscht man am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS an einem neuartigen energieeffizienten Aktorensystem für Mikrolautsprecher. Der nun vorgestellte Prototyp konnte im Praxistest die Erwartungen an eine hohe Lautstärke und exzellente Klangqualität gepaart mit ausgezeichneter Energieeffizienz bestätigen. Die Ergebnisse wurden nun im Nature Journal Microsystems & Nanoengineering vorgestellt. Das Forscherteam um Dr. Bert Kaiser, Geschäftsfeldleiter Monolithisch integrierte…

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Aufbau einer Infrastruktur für den Transport von Kohlendioxid

Was gilt es zu berücksichtigen? – Ein Impuls. Selbst bei einer erfolgreichen Transformation der Industrie zur Klimaneutralität wird es noch Prozesse geben, bei denen unvermeidbare CO2-Mengen entstehen. Der Umgang mit diesen bildet daher einen wichtigen Baustein für die klimaneutrale Zukunft – der Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur für den Transport des Kohlendioxids (CO2) ist entsprechend unumgänglich. Mit dem heute veröffentlichten Diskussionspapier zeigt die unter dem Dach der Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate arbeitende Initiative IN4climate.NRW die Herangehensweise für eine ökonomisch sinnvolle Infrastrukturentwicklung auf. Die…

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Batterieforschung: Calcium statt Lithium

Im Verbundprojekt CaSino arbeiten Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mit Partnern an Batterien der nächsten Generation. Ob Elektromobilität, tragbare Elektronik oder Netzspeicher für die Stromversorgung – ein Leben ohne Lithium-Ionen-Batterien ist heute nur schwer vorstellbar. Doch der Abbau von Lithium und weiterer notwendiger Rohstoffe wie Nickel und Kobalt verursacht hohe ökologische Kosten und stößt bald an natürliche Grenzen. Eine Alternative sind möglicherweise Calcium-Schwefel-Batterien, deren Entwicklung in dem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordinierten Verbundprojekt CaSino…

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Neue Anlage produziert Kohlenstoff aus Luft

Das Treibhausgas CO2 aus der Atmosphäre entnehmen und durch kombinierte Prozesse in einen stabilen Kohlenstoff umwandeln – das leistet seit diesem Monat ein neuer Anlagenverbund am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Versuchsmaßstab. Das im Forschungsprojekt NECOC gemeinsam mit Industriepartnern entwickelte Verfahren vereint negative Emissionen mit der Produktion eines Hightech-Rohstoffs. Nun soll es energetisch optimiert und skaliert werden. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert mit 1,5 Millionen Euro. Das Treibhausgas CO2 aus der Atmosphäre entnehmen und durch kombinierte Prozesse…

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Energie intelligent regeln

In Zeiten der Energiekrise ist intelligente Stromnutzung besonders wichtig. Ideal, wenn dies keine aktive Einsparung der Nutzer:innen erfordert, sondern lediglich auf Algorithmen basiert. Eine Forschungsgruppe um HM-Professorin Stephanie Uhrig zeigt, wie sich flexible Lasten – beispielsweise Wärmepumpen und Ladepunkte für die Elektromobilität – intelligent regeln lassen. Beauftragt haben das Vorhaben die Stromnetzbetreiber LEW Verteilnetz und Stromnetz Berlin sowie der Mobilfunknetzbetreiber e*Message. Warum nutzen wir Energie nicht genau dann, wenn sie erzeugt wird? Diese Frage stellte sich Prof. Dr. Stephanie Uhrig…

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Die Energieproduktion am Laufen halten

Methode zur Fehlerdiagnose an rotierenden Maschinen. Kraftwerke nutzen rotierende Maschinen zur Umwandlung mechanischer in elektrische Energie. Für weniger Ausfallzeiten erprobt ein HM-Forschungsteam eine neue Art der Fehlererkennung. Rotierende Maschinen kommen unter anderem bei der Stromerzeugung in Wind- oder Wasserkraftwerken zur Umwandlung mechanischer in elektrische Energie zum Einsatz. Um plötzliche Ausfälle zu verhindern, erprobt ein HM-Forschungsteam im Projekt Carpe Diem (Capability Analysis for Reliable and reProduciblE DIagnosis on Electrical Machines) eine Methode, die sehr verschiedene Arten von Funktionsfehlern erkennt. Das Team…

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Defekte in Halbleitern auf Atomebene aufspüren

Neuer Messaufbau Leipziger Forschender steht ab 2023 zur Verfügung. Moderne Solarzellen arbeiten mit Dünnschichten aus Halbleitern, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Der Schlüssel, um ihre Effizienz noch weiter zu steigern, liegt in der Zusammensetzung und Struktur des Materials. Dieses kann herstellungsbedingt Defekte aufweisen, die sich störend auswirken. Wissenschaftler:innen von der Universität Leipzig haben jetzt einen Messplatz konzipiert und aufgebaut, mit dem sie Halbleitermaterialien auf atomarer Ebene noch besser auf solche Defekte hin untersuchen können. Die neue Messmöglichkeit kann auch…

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Programmierbare Laserstrahlen sparen mehr als 30 Prozent Energie

Neue Freiheiten eröffnen sich in der Lasermaterialbearbeitung: Mit einem Flüssigkristall-Modulator lässt sich das Strahlprofil eines Lasers zeitlich hochaufgelöst frei programmieren. Der Strahl kann auch in identische Kopien aufgeteilt werden. Zusammen mit einer Inline-Prozessüberwachung und einer intelligenten Steuerung wird eine Null-Fehler-Produktion möglich. Details werden im EU-Projekt METAMORPHA erforscht. Das Modul wird in drei Anwendungen zusammen mit großen Industriepartnern erprobt. 30 Prozent Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen Verfahren sind dabei das angepeilte Mindestziel. Die Technik: Schnell, genau und flexibel Von Ultrakurzpuls (UKP)-Lasern hat man…

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Tomographie zeigt hohes Potenzial von Kupfersulfid-Feststoffbatterien

Feststoffbatterien ermöglichen noch höhere Energiedichten als Lithium-Ionenbatterien bei hoher Sicherheit. Einem Team um Prof. Philipp Adelhelm und Dr. Ingo Manke ist es gelungen, eine Feststoffbatterie während des Ladens und Entladens zu beobachten und hochaufgelöste 3D-Bilder zu erstellen. Dabei zeigte sich, dass sich Rissbildung durch höheren Druck effektiv verringern lässt. Feststoffbatterien (solid-state batteries, SSBs) gelten als aussichtsreiche Batterietechnologie der Zukunft. Gegenüber den aktuellen Lithiumionenbatterien, die in Mobiltelefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, versprechen SSBs noch höhere Energiedichten und vor allem auch…

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Treibhausgas-Minderungspotenzial um bis zu 30 Prozent im schweren Verteilerverkehr

– Förderzusage für »evTrailer2«. Nachhaltig, sicher und effizient sollen schwere Nutzfahrzeuge in Europa unterwegs sein. Fahrzeughersteller müssen dafür die Treibhausgas-Emissionen von neuen Lkw bis 2025 im Durchschnitt um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent gegenüber dem Stand von 2019 senken. Das neue Verbundforschungsprojekt »evTrailer2« fokussiert auf die Entwicklung und Integration von Hocheffizienztechnologien für die elektrischen Antriebs- und Energiesysteme sowie auf die Fahrsicherheit schwerer Sattelzüge. Die Forschergruppe entwickelt das Konzept eines traktionsfähigen Sattelaufliegers zur kooperativen Antriebsunterstützung schwerer Lkw. Im…

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Europäische Pilotlinie für innovative Tandem-Solarzellen

PEPPERONI ist ein vierjähriges Forschungs- und Innovationsprojekt, das im Rahmen von Horizon Europe kofinanziert und gemeinsam vom Helmholtz-Zentrum Berlin und Qcells koordiniert wird. Das Projekt wird dazu beitragen, die Markteinführung und Massenproduktion von Perowskit/Silizium-Tandem-Photovoltaik-Technologien voranzubringen. Ziel von PEPPERONI ist es, Hindernisse für die Markteinführung der Tandem-Solartechnologie zu ermitteln und zu beseitigen und Grundlagen für neue Produktionskapazitäten in Europa zu schaffen. Eine Pilotlinie wird am europäischen Hauptsitz von Qcells in Thalheim, Deutschland, errichtet. Das Projekt startete am 1. November 2022 mit…

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Vorreiter für klimaneutrale und energieeffiziente Kühlsysteme

Elastokalorik: Hinter dem Begriff verbirgt sich ein Phänomen, das die Kühltechnologie revolutionieren könnte. Zieht man einen Draht aus Nickel-Titan in die Länge und entspannt ihn danach wieder, wird er heiß und wieder kühl. Damit kann man zukünftig viel energieeffizienter und klimafreundlicher kühlen. Die Technologie wurde von der EU-Kommission und vom US Department of Energy zur zukunftsträchtigsten Alternative zu bisherigen Verfahren deklariert. Dass das Saarland zur führenden Region der Elastokalorik werden könnte, liegt an einem besonderen Projekt von Forschern der Saar-Universität,…

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Sauberes Wasser mit weniger Energie

Innovative und kostensparende Abwasser-Klärtechnik als Beitrag zur internationalen Energieproblematik. Klimawandel, Wasserknappheit und steigende Energiepreise sind weltweit eine große Herausforderung. Insbesondere bei der Reinigung von Wasser und Abwasser ist der Energiebedarf im Wassersektor sehr hoch. Ein neues Verbundvorhaben, „ANAJO“, entwickelt eine besonders energieeffiziente Klärtechnik, die auf einer Abwasservorbehandlung ohne Sauerstoff basiert. Diese soll zunächst in der MENA-Region (Mittlerer Osten/Nordafrika) in Jordanien implementiert und etabliert werden. Das Projekt wird vom Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft der TU Berlin koordiniert und gemeinsam mit Partnern aus Forschung…

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