Green Energy Systems: Ressourceneffiziente Energiesysteme
Forschungsschwerpunkte
- Energiespeicher- und Energiespeichermanagementsysteme
- Energy Harvesting
- Autarke Mikrosysteme
- Effizientes Energiemanagement durch optimale Wandlung extrem kleiner Ströme und Spannungen
- Antriebsumrichter
- Smart Grids
Projektbeispiele Industrielle Leistungselektronik Elektrische Energie wird über das zentrale Stromnetz klassischerweise mit Wechselstrom (AC) über Hochspannungsfreileitungen übertragen. Der steigende Bedarf an Transportkapazitäten für elektrische Energie über große Entfernungen weltweit stellt die industrielle Leistungselektronik vor neue Herausforderungen. Zudem werden in das Stromnetz vermehrt erneuerbare Energiequellen eingebunden, die elektrische Energie häufig in Gleichstrom liefern. Herkömmliche Hochspannungsfreileitungen können den neuen Anforderungen daher nur bedingt gerecht werden. Als Ergänzung des Wechselstromnetzes wird die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) eingesetzt. Die HGÜ ist bei Langstreckenübertragung deutlich verlustärmer und darum in diesem Einsatzbereich wirtschaftlicher als eine AC-Übertragung.
https://www.iisb.fraunhofer.de/de/research_areas/intelligente_energiesysteme/industrielle_leistungselektronik.html ebalance plus Das ebalance-plus-Projekt erweitert die Ergebnisse der Projekte e-balance und SmartGrid Plattform. Auf deren Basis soll eine Lösung entwickelt werden, welche die energetische Flexibilität der Nutzer zur Verbesserung der Netzzuverlässigkeit und Netzeffizienz, unter Verwendung von erneuerbaren Energiequellen, nutzt. Die ebalance-plus-Lösung ist eine IKT-Plattform, die die Integration und Interoperabilität auf jeder Ebene des Energienetzes sicherstellt und einen effektiven Marktrahmen bietet, von dem Strombetreiber und Interessenvertreter mit neuen Geschäftsmodellen profitieren. https://www.ihp-microelectronics.com/de/joint-labs/universitaet-zielona-gora CARBAT - Calcium Rechargeable Battery Technology Batterien haben eine immense Bedeutung für unser tägliches Leben und die Zahl der möglichen und immer spezifischeren Anwendungen wächst ständig. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind heute die am weitesten entwickelten Akkusysteme. Sie werden für ein sehr breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Handys bis hin zu Elektroautos. In einigen Bereichen bleibt jedoch ein tragfähiges Szenario aufgrund der hohen Materialkosten und der noch zu geringen Energiedichte von LIB als Akkuspeicher außer Reichweite. https://www.isit.fraunhofer.de/de/newsroom/techblog/2021/07/carbat---kalzium-wiederaufladbare-batterien.html LOReley LOReley zielt mit seinen Forschungs- und Demonstrationsaufgaben darauf ab, einen Teil der vorhandenen Probleme und Fragestellungen auf dem Gebiet der stofflich basierten Energiespeicherung zu lösen. https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/fs/projekte/loreley.html ENTRAS – Energieautarkes Trackingsystem Durchgängige und energieeffiziente Lokalisierung von Waren, Personen und Tieren wird durch das modulare, energieautarke Trackingsystem ENTRAS möglich. Hierbei wurde die satellitengestützte Navigation mit Lokalisierung in drahtlosen Sensornetzen und eine Energieversorgung durch Energy Harvesting kombiniert. https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/lv/iot-system/anwproj/entras.htm Energieautarkes Sensorsystem zur Überwachung des Herzens Ziel des EU-Projekts SmartVista (Smart Autonomous Multi Modal Sensors for Vital Signs Monitoring ist die Entwicklung und Demonstration einer kostengünstigen, intelligenten multimodalen Sensorplattform der nächsten Generation, um die Häufigkeit des plötzlichen Todes durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu reduzieren. Die Schlüsselinnovation in SmartVista ist die Integration von auf 1D/2D-Nanomaterialien basierenden Sensoren zur Überwachung des Herzens, thermoelektrischen Energy Harvestern zur Gewinnung von Energie aus der Temperatur des Körpers, um das System zu betreiben, und druckbaren Batteriesystemen zur Speicherung dieser Energie. https://www.emft.fraunhofer.de/de/projekte/energieautark-sensorsystem-ueberwachung-herz.html BlueTEG Pipe – Energy Harvesting Das Fraunhofer IIS hat für industrielle Anwendungen den Sensor BlueTEG Pipe mit thermoelektrischer Energieversorgung entwickelt. BlueTEG Pipe nutzt die Temperaturdifferenz zwischen warmen oder kalten Objekten und der Umgebung zur Energiegewinnung. https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/lv/iot-system/anwproj/energie-fuer-industrie.html Drones4Energy – Infrastrukturüberwachung Ziel des Projekts ist es, Freileitungen kostengünstig und automatisiert überwachen zu können. Mit verschiedenen Sensoren wie Kameras und LIDAR wird das Leiterseil lückenlos durch Drohnen erfasst. Da sich die Akku-Kapazität in Gewicht niederschlägt, soll das Leiterseil als Energiequelle dienen, um die Drohnen mittels induktivem Harvester zwischendurch nachzuladen. https://www.ims.fraunhofer.de/de/Geschaeftsfeld/Industry/Nachhaltige-Produktion/Infrastrukturueberwachung.htm Überwachung von Freileitungen Sensorsystem mit autarken Sensormodulen mittels Energy Harvesting zur Überwachung der Betriebsparameter (Condition Monitoring) von Hochspannungsfreileitungen. https://www.ims.fraunhofer.de/de/Geschaeftsfeld/Industry/Nachhaltige-Produktion/Ueberwachung-von-Freileitungen.html microMole – Eine Energy Harvesting-Lösung für die Wasserwirtschaft Das Sensorsystem wird innerhalb des Abwassersystems installiert und verfolgt die mit der ATS-Produktion (Amphetamin Typ Stimulus) verbundenen Abfälle. https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/lv/iot-system/anwproj/micromole.htm CoDro – Mit KI auf Freileitungs-Fehlersuche: 50Hertz und Fraunhofer-Institute testen neue Technologien 50Hertz und zwei Fraunhofer-Institute der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) wollen gemeinsam Technologien aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) testen, um mögliche Defekte an Freileitungen schneller und effektiver zu beheben. Ziel ist es, zukünftig die bei der Inspektion von Leitung und Strommasten gewonnenen Bildaufnahmen über Algorithmen automatisiert auswerten zu können. Beide Partner haben dazu ein Projekt mit dem Namen »CoDro« beschlossen und gestartet. https://www.forschungsfabrik-mikroelektronik.de/de/presse--und-medien/Presse/CoDro-Projekt.html ASTROSE – Monitoring-System für Hoch- und Höchstspannungsleitungen vergrößert das Leitungspotenzial, vereinfacht Wartung und Kontrolle und schafft ökologische und ökonomische Vorteile ASTROSE® ist ein erprobtes IoT-System von Funksensorknoten zum Monitoring von Hoch- und Höchstspannungsleitungen. Diese Sensorknoten erfassen verschiedene Messwerte in den Spannfeldern. Durch die kontinuierliche Erfassung dieser Daten können Netzbetreiber die Transportkapazität optimieren, kritische Zustände schneller identifizieren und langfristige Betriebsdaten erfassen. Dies schafft signifikante ökonomische Vorteile im Betrieb und Anlagenmanagement. https://www.astrose.de/ leiTEX Insbesondere für Anwendungen im Bereich der Medizintechnik gibt es noch Herausforderungen im Bereich der Sensor Label. Dazu zählen u. a. die hohe Integrierbarkeit in medizinischen Textilien, die drahtlose Auswertung mittels WLAN oder Bluetooth und die vergleichsweise kostengünstige Herstellung. Ziel ist es, gedruckte Energiespeicher zu entwickeln, welche die hohen Anforderungen der Medizintechnik und der Sensoreigenschaften erfüllen. https://www.enas.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/smart_health/medizingeraete/Projekt_leiTEX_Gedruckte_Energiespeicher_fuer_drahtlos_auswertbares_Sensor_Label.html FAB-SH: Forschungszentrum für angewandte Batterietechnologie Schleswig-Holstein Das Forschungszentrum für angewandte Batterietechnologie Schleswig-Holstein (FAB-SH des Fraunhofer ISIT spezialisiert sich auf dem Gebiet der Energiespeicherentwicklung. Das FAN-SH verfügt über ein umfangreiches Portfolio zur anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung von innovativen Batteriesystemen. In enger Zusammenarbeit mit In- dustriepartnern entstehen bei der FAB-SH Batterien vom Material bis zur Zelle. https://www.isit.fraunhofer.de/de/FAB-SH.html Power4000 Durch die intelligente Nutzung von stationären und speziell entwickelten mobilen Speichern soll die Integration erneuerbarer Quellen in das Energieversorgungsnetz und die verstärkte Nutzung von Elektrofahrzeugen auf eine nachhaltige und effiziente Weise vorangetrieben werden. Ziel ist es, Ladestationen so zu gestalten, dass jederzeit eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen gleichzeitig schnell geladen werden kann. https://www.isit.fraunhofer.de/de/FAB-SH/weitere-themen.html |
Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP
