Damit die Energiewende gelingen kann, müssen die Energiesysteme digitalisiert werden – daran haben die TH Köln und die Westfälische Wilhelms-Universität Münster (WWU) von 2017 bis 2021 im Projekt „Virtuelles Institut Smart Energy“ (VISE) gearbeitet und die technischen sowie ökonomischen Aspekte einer digitalisierten Energiewelt untersucht. Dabei entstand unter anderem unter Leitung der TH Köln ein mobiles Messsystem für kleine und mittlere Unternehmen mit einer Software zur Visualisierung von Energiedaten. Im Teilprojekt „Smarte Technologien für Unternehmen“ untersuchte das Virtuelle Institut Smart Energy…
… für die Computerchips von morgen. Der Miniaturisierungstrend macht auch vor Transistoren nicht Halt. Da Halbleiter und Isolator nur im Team funktionieren, müssen Anpassungen in beiden Komponenten erfolgen. Transistoren sind ein fester Bestandteil moderner Unterhaltungselektronik. Sie sind in Smartphones, Tablets und Computern verbaut – Geräte, die immer kleiner und leistungsfähiger werden. In der Materialwissenschaft finden 2D-Materialien wie Graphen daher zunehmend Aufmerksamkeit. Denn auch Halbleiter, wie sie in Transistoren verbaut sind, lassen sich so besser skalieren. Wie dies gelingt, konnte nun…
Forschungs-Neutronenquelle ermöglicht Einblick in Lithium-Akkus. Mit Neutronen hat ein Forschungsteam unter Leitung der Technischen Universität München (TUM) tief in das Innere von Batterien geblickt, während diese geladen und entladen wurden. Die aus den Beobachtungen gewonnenen Erkenntnisse könnten dabei helfen, Ladevorgänge zu optimieren. Wird ein Elektro-Auto aufgeladen, steigt die Ladeanzeige anfangs schnell, zum Schluss aber deutlich langsamer. „Das ist wie beim Einräumen eines Schranks: Am Anfang ist es einfach, Gegenstände in den Schrank zu stellen, aber je voller er wird, desto…
Batterien für E-Autos und mobile Geräte sind einfach zu nutzen, aber das häufige Auf- und Entladen und die damit verbundenen Alterungsprozesse beeinträchtigen die Leistung der Batteriezellen und verkürzen deren Lebensdauer. Im Forschungsprojekt SPARTACUS nutzen Forschende des Fraunhofer ISC eine Reihe unterschiedlicher Sensoren, die den internen Status der Batteriezellen beobachten. Die Daten ermöglichen dem Batteriemanagement-System, Lade- und Entlade-Prozesse und die Belastung einzelner Zellen im Batteriemodul zu optimieren. Dadurch lässt sich das Aufladen deutlich beschleunigen – und sogar die Lebensdauer der Akkus…
Leistungsstark und hochflexibel… Forschende aus dem Fraunhofer LBF haben auf Basis von Piezoelektreten neuartige Energy Harvesting Systeme konzipiert. Die eingesetzten Wandlermaterialien sind eine alternative, ressourcen-schonende Lösung gegenüber konventionellen Energiespeichern, die hohe Wartungskosten verursachen und als nicht langlebig gelten. Perspektivisch können Energy Harvesting Systeme für die Versorgung von Sensor dienen, die an schwer zugänglichen Orten installiert sind oder als großflächig verteiltes Sensornetzwerk eingesetzt werden. Auch für Gesundheits-Tracker, die implantiert oder in Form von Wearables nah am Körper getragen werden, und ein…
maskAMP® Kommunikationsadapter auf dem Weg vom Prototyp zur Marktreife Medizinische Masken sind in der Pandemie zum Alltag geworden. Mit ihrem erhöhten Virenschutz gehen allerdings auch Verständigungsprobleme einher. Forschende des Fraunhofer UMSICHT haben für dieses Problem einen Kommunikationsadapter entwickelt, der die Stimme verstärkt und so das Gespräch erleichtert. Nun ist die Erfindung unter dem Namen maskAMP® geschützt und ein Patent erteilt. Comedians, Sänger*innen und Politiker*innen – sobald Menschen auf einer Bühne sprechen, greifen sie fast schon selbstverständlich zum Mikrofon. In unserem…
Grüner Wasserstoff – Fraunhofer IAO untersucht Anwendungsfälle in der Region Heilbronn-Franken. Der wichtigste Schritt zur Klimaneutralität ist der Verzicht auf fossile Brennstoffe. Mit Hinblick auf die politisch-gesellschaftlichen Entwicklungen ist der baldige Umstieg auf alternative Energieträger heutzutage umso wichtiger geworden. Der Einsatz von grünem Wasserstoff in konkreten Anwendungsfällen soll nun vom Fraunhofer IAO und anderen Forschungseinrichtungen in Heilbronn untersucht werden. Der Einsatz von grünem, klimaneutral erzeugtem Wasserstoff wird in den kommenden Jahren einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zur Erreichung der…
Es werde Licht: Um den Ressourcenverbrauch zu senken, Elektroschrott zu vermeiden und Energie zu sparen, ist das nachhaltige Design von Leuchten mit Fokus auf die gesamte Fertigungskette wichtig. Im Projekt SUMATRA arbeiten Industrievertreter*innen und Forschende des Fraunhofer IZM gemeinsam daran, diese Ziele zu realisieren. Mit der Aufstellung genauer Ökobilanzen und davon abgeleiteten Designempfehlungen unterstützt das Fraunhofer IZM gemeinsam mit dem Umweltdienstleister Interseroh die Hersteller TRILUX und Osram bei der ökologischen Gestaltung der Produktion und der Auswahl nachhaltiger Materialien. Der europäische…
Erzeugen technische Geräte oder Prozesse ungenutzte Energie wie Abwärme oder Vibration, kann diese durch so genannte Energy Harvesting-Systeme in Elektrizität umgewandelt werden. Die Technik dafür ist derzeit allerdings teuer und unzuverlässig. Im internationalen Projekt FAST-SMART werden daher preiswerte und nachhaltige Materialien und Systeme für das Energy Harvesting entwickelt, die einen höheren Wirkungsgrad erzielen sollen. Die TH Köln ist im Vorhaben für die Implementierung der neuen Komponenten in konventionelle Photovoltaiktechnik zuständig. Beim Energy Harvesting werden Energiequellen wie Licht, Umgebungstemperatur oder Vibration…
Eine kostengünstige und einfach herzustellende Beleuchtungstechnik kann mit lichtemittierenden elektrochemischen Zellen erfolgen. Bei solchen Zellen handelt es sich um elektronische und ionische Dünnschichtbauteile, die nach Anlegen einer niedrigen Spannung Licht erzeugen. Forschende haben jetzt mit Hilfe einer umfangreichen Datenanalyse aus Kupfer-Komplexen erstklassige elektrochemische Zellen geschaffen, die blaues und weißes Licht emittieren. Lichtemittierende elektrochemische Zellen, im Englischen auch light-emitting electrochemical cells (LEC) genannt, sind die einfachsten und kostengünstigsten Dünnschicht-Beleuchtungsvorrichtungen, die es bisher gibt. Sie bestehen aus einer einzigen aktiven Schicht. Anwendung…
Digitalisierte Fertigungsverfahren ermöglichen eine individualisierte Produktion. Eine geringe Fehlerquote ist besonders bei E-Textiles wichtig, da Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen in Textilien oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Dadurch werden textile Wearables sehr teuer und ein Mehrwert zu nichttextilen Wearables wie Smartwatches ist nicht mehr gegeben. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten erstreckt. Für hochelastische smarte…
Um die besonders günstigen Eigenschaften von Perowskit-Halbleitern für Solarzellen zu erklären, kursieren verschiedene Hypothesen. So sollten Polaronen oder auch ein gigantischer Rashba-Effekt eine große Rolle spielen. Ein Team an BESSY II hat diese Hypothesen nun experimentell widerlegt. Damit grenzen sie die möglichen Ursachen für die Transporteigenschaften weiter ein und ermöglichen bessere Ansätze zur gezielten Optimierung dieser Materialklasse. Seit einigen Jahren boomt die Forschung an anorganischen und hybridorganischen Bleihalogenid-Perowskiten. Die Materialklasse hat überaus interessante Eigenschaften: So wandeln einige Perowskit-Halbleiter auch das…
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Chemnitz und des Leibniz IFW Dresden entwickeln neuen Ansatz zur Miniaturisierung ultra-kompakter und hoch integrierter Sensoreinheiten für eine gerichtete Reizempfindlichkeit bei E-Skin-Systemen. Einem Forschungsteam aus Chemnitz und Dresden ist ein großer Schritt bei der Weiterentwicklung empfindungsfähiger elektronischer Haut (E-Skin) mit integrierten Härchen gelungen. Während man in der Regel kleinste Berührungen der Härchen auf dem Arm spüren und auch die Richtung der Berührung zuordnen kann, gelang es technologisch bisher nicht, die Richtung taktiler Einflüsse auf E-Skin-Oberflächen…
Rohstoffe und Energie verteuern sich drastisch – und damit auch das Bauen. Neben dem Klimawandel sind die hohen Kosten ein weiterer Grund, Treibstoff bei Baumaschinen einzusparen. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben Möglichkeiten für einen effizienteren Betrieb am Beispiel eines Hydraulikbaggers mit Hybridantrieb untersucht. Dabei haben sie Einsparpotenziale von rund zehn Prozent gefunden. Eine spezielle Software zur Steuerung des Einsatzes unterschiedlicher Antriebe könnte die Effizienz weiter steigern. Rohstoffe und Energie verteuern sich drastisch – und damit auch das…
Schneller und leistungsstärker durch elektronisch-photonische Systeme. Paderborner und Braunschweiger Forscher entwickeln neue Methoden für verbesserte Umwandlung von digitalen in analoge Signale. In moderner Unterhaltungselektronik und Kommunikationstechnik sind sie unverzichtbar: schnelle Digital-Analog-Umwandler. Wer digitales Fernsehen empfangen oder digital gespeicherte Musik hören möchte, benötigt sie – wie es der Name schon vermuten lässt – für die Umwandlung von digitalen Signalen wie die eines Radiosenders in analoge, also das Hörbare. Für eine gute Übertragungsqualität sind sowohl eine große Bandbreite, d. h. ein weit…
DFG fördert Forschung für neue Sensortechnologie. Ein Sensor, der Optik und Terahertz (THz) verbindet und aus dem 3D-Drucker kommt, das ist das Ziel eines Projekts der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe und der Technischen Universität Darmstadt. Die Fachgebiete Optical Engineering der TH OWL und Terahertz Bauelemente und Terahertz Systeme (TSYS) der TU Darmstadt erforschen und entwickeln Lösungen, um multi-spektrale Sensorsysteme unter Verwendung von Licht im Nahinfrarotbereich (NIR) und THz zu kombinieren und additiv herzustellen. Damit würden zwei in vielen Industrien verwendete Technologien…
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