Wissenschaftler entwickeln umweltschonende Energietechnologie mit superkritischem CO2

Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine.

Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine.
© Eckold/TU Dresden

Wissenschaftler der TU Dresden und des Helmholz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickeln in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit der Siemens AG und dem Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine neue Energietechnologie, die mithilfe von superkritischem Kohlendioxid (sCO2) nachhaltig Strom produziert. Als Wärmequellen wollen die Wissenschaftler ausschließlich Solar- und Abwärme nutzen. Für das Verbundprojekt „CARBOSOLA“ hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie nun 2,2 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Das Forschungsvorhaben markiert den Einstieg Deutschlands in die sCO2-Technologie für die Stromerzeugung aus nichtfossilen Wärmequellen. Weiterlesen

Wasserstoff aus Erdgas ohne CO₂-Emissionen

Wasserstoff aus Erdgas ohne CO2-Emissionen: Die Methanpyrolyse mittels Blasensäulenreaktor ermöglicht eine klimafreundliche Nutzung von fossilem Erdgas.

Die Methanpyrolyse mittels Blasensäulenreaktor ermöglicht eine klimafreundliche Nutzung von fossilem Erdgas. (Infografik: Leon Kühner, KIT)

KIT und Wintershall Dea starten gemeinsame Arbeiten zur klimafreundlichen Methanpyrolyse im industriellen Maßstab

Durch Methanpyrolyse lässt sich fossiles Erdgas zukünftig klimafreundlich nutzen: Methan wird dabei in gasförmigen Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten, der einen wertvollen Grundstoff für verschiedene Industriezweige darstellt und darüber hinaus sicher gelagert werden kann. Dies kann ein wichtiger Baustein für eine künftig klimaneutrale Energieversorgung sein. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben hierfür ein besonders effizientes Verfahren entwickelt. Gemeinsam mit dem Industriepartner Wintershall Dea wird es nun für den Einsatz im industriellen Maßstab weiterentwickelt. Weiterlesen

Plasma im biologischen Katastrophenschutz

as neu entwickelte mobile Plasma-Dekontaminationssystem (MoPlasDekon) ist in der Lage, im Katastropheneinsatz die Innenräume ganzer Krankentransportwagen chemiefrei zu desinfizieren

Bild 1: Das neu entwickelte mobile Plasma-Dekontaminationssystem (MoPlasDekon) ist in der Lage, im Katastropheneinsatz die Innenräume ganzer Krankentransportwagen chemiefrei zu desinfizieren Foto: Plasmatreat

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initiierten Programms „Forschung für die zivile Sicherheit“ kam das dreijährige Förderprojekt MoPlasDekon (Mobile Plasma-Dekontamination) im August d.J. zum Abschluss. Mit einer neu entwickelten, mobilen Plasmatechnik soll es erstmals möglich werden, die erforderliche Entkeimung verseuchter Oberflächen ohne gesundheitsgefährdende und umweltbelastende Chemikalien an gleich welchem Ort in der Welt durchzuführen. Weiterlesen

Polymerwerkstoffe für Batterietechnologien

Dr. Diana Freudendahl, Dr. Heike Brandt, Dr. Ramona Langner

Die zunehmende Elektrifizierung von Lebens- und Arbeitsbereichen erfordert auch eine stetige Weiterentwicklung von Energiespeichern. Eine herausragende Rolle spielen hierbei wiederaufladbare Batterien, da sie die Elektrifizierung vieler Anwendungsbereiche optimieren oder erst ermöglichen, wie z. B. die Verbreitung von tragbarer Unterhaltungselektronik oder die Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge. Aber auch im Bereich der Energiespeicherung von Strom aus alternativen Energiequellen, wie Photovoltaik und Windkraft, sind sie unverzichtbar. Polymerwerkstoffe sind dabei in Batterien bereits allgegenwärtig und werden als Elektrolyte, Elektrodenbestandteile, Separatoren oder Beschichtungen verwendet. Neben der Optimierung bereits bestehender Batteriesysteme wird jedoch auch an Polymermaterialien mit neuen Funktionalitäten geforscht, um einerseits bereits verwendete Systeme zu verbessern und andererseits neue chemische Zusammensetzungen zu ermöglichen. Idealerweise können solche Polymerwerkstoffe sowohl aus günstigen Ausgangsmaterialien in umweltfreundlichen und ungiftigen Lösungsmitteln hergestellt werden, als auch wichtige Wegbereiter für sehr hohe Energiedichten darstellen. Von aktuellem Interesse sind derzeit insbesondere Entwicklungen im Bereich von Lithium-Ionen (Li-Ionen)- sowie Lithium-Schwefel(LiS)-Batterien, hier können Polymerwerkstoffe entscheidend zur weiteren Entwicklung beitragen. Weiterlesen

Neue Verbundwerkstoffe: biobasiert, funktionalisiert und mechanisch hochfest

Amorphes und kristallines Polylactid Granulat.

© Fraunhofer ICT
Amorphes und kristallines Polylactid Granulat.

Die große Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten macht klassische Faserverbund-Werkstoffe in der Produktion beliebt – trotz relativ hohem Herstellungs- und Entsorgungsaufwand. Diese Nachteile vermeidet der neue selbstverstärkte Verbundwerkstoff aus Polyactid (PLA), der im Rahmen des Projektes »Bio4self« unter Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT entwickelt wurde. Er ist biobasiert, leicht zu recyceln und günstiger in der Produktion – ideal für den Einsatz in Sport-, Automobil- und medizinischen Anwendungen. Weiterlesen

Bioplastik aus Abfallfetten

Jährlich werden 450 Millionen Tonnen Plastik weltweit produziert. Ein zaghafter Ansatz, der Plastikplage Herr zu werden, ist PHA. Die drei Buchstaben stehen für Polyhydroxyalkanoate. Es sind Biopolymere und werden als Bioplastik bezeichnet, weil PHA ähnlich thermoplastisch verformbar ist wie Plastik aus fossilen Rohstoffen. „Aber das war es dann auch schon an Gemeinsamkeiten“, sagt Dr.-Ing. Sebastian L. Riedel, der zusammen mit Dr.-Ing. Stefan Junne an der Herstellung von PHA forscht. Und auch Bioplastik ist nicht gleich Bioplastik. „Die Hälfte der zwei Millionen Tonnen Bioplastik, die derzeit pro Jahr weltweit produziert werden, ist biologisch nicht abbaubar und die andere Hälfte teilweise nur schwer“, weiß Riedel. Da ist PHA aus anderem „Schrot und Korn“. Es wird im Wasser und Boden vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut und ist für die Gesundheit mit keinem Risiko verbunden. Weiterlesen

Zuverlässige Leistungselektronik für die Elektromobilität

Eingebettetes Silizium-Carbid auf dem Weg zur Serienproduktion in der Elektromobilität.

© Volker Mai/Fraunhofer IZM
Eingebettetes Silizium-Carbid auf dem Weg zur Serienproduktion in der Elektromobilität.

Silizium-Carbid wird seit mehreren Jahren in der Forschung als vielversprechendes alternatives Material in der Halbleiter-Branche getestet. Im Projekt SiC Modul wollen Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM gemeinsam mit ihren Partnern den Leistungshalbleiter auf den Weg zur industriellen Fertigung bringen und somit die Effizienz des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen und damit auch ihre Reichweite weiter erhöhen. Weiterlesen

Kohlendioxidneutrale Kraftstoffe aus Luft und Strom

Kohlendioxidneutrale Kraftstoffe aus Luft und Strom

Weltweit erste integrierte Power-to-Liquid (PtL) Versuchsanlage zur Synthese von Kraftstoffen aus dem Kohlendioxid der Luft. (Foto: Patrick Langer, KIT)

Von der Bundesregierung gefördertes Kopernikus-Projekt P2X: Integrierte Versuchsanlage im Containermaßstab stellt Kraftstoffe aus Kohlendioxid der Luft und Ökostrom her

Die Sektoren Strom und Mobilität zu verbinden, kann einige Herausforderungen der Energiewende bewältigen: Ökostrom ließe sich langfristig speichern, Kraftstoffe mit hoher Energiedichte wären kohlendioxidneutral nutzbar. Wie Sektorenkopplung aussehen kann, haben Forschungspartner des Kopernikus-Projektes P2X nun auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gezeigt und die ersten Liter Kraftstoff aus Kohlendioxid, Wasser und Ökostrom produziert. Sie integrierten in einer containerbasierten Versuchsanlage erstmals alle vier benötigten chemischen Prozessschritte zu einem kontinuierlichen Verfahren mit maximaler Kohlendioxidausnutzung und besonders hoher Energieeffizienz. Weiterlesen

Kostengünstigere Brennstoffzellen für Automobil und Flugzeug in Großserie

© Fraunhofer IPT
Geformtes Blechwerkstück: In ersten Tests formten die Aachener Ingenieure die erforderliche Oberflächenstruktur einer Bipolarplatte.

Ohne Abgase eine noch höhere Reichweite erzielen: Die Automobilindustrie und die Luftfahrtbranche setzen verstärkt auf alternative Antriebsformen und beziehen dabei auch wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen in ihre Überlegungen ein. Damit die bislang hohen Herstellungskosten der Brennstoffzellen sinken und neue wasserstoff-elektrische Antriebe den Weg in den Markt finden, arbeitet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit fünf Partnern aus Industrie und Wissenschaft im Forschungsprojekt »FlyGO« an neuen Konzepten und Systemen für die Großserienfertigung. Weiterlesen

Tandemsolarmodule: Mehr Strom aus dem Doppelpack

Die Forscherinnen und Forscher im Projekt „Capitano“ entwickeln neue Materialien und Prozesse sowie Prototypen für Perowskit-Solarzellen und -module mit hohem Wirkungsgrad. (Foto: Markus Breig, KIT)

Halbleiter-Kombination aus Perowskit und CIGS verspricht Effizienzsteigerung in der Photovoltaik

Der Wirkungsgrad marktüblicher Solarmodule lässt sich nur noch begrenzt steigern. Deutlich mehr Potenzial bietet der Einsatz von zwei lichtaktiven Schichten in Tandemsolarmodulen. Der vielversprechenden Technologie könnte die Zukunft gehören. Im Projekt „Capitano“ kombinieren Forscherinnen und Forscher Dünnschichtsolarmodule auf Basis von Perowskit-Halbleitern mit Halbleitern aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS). Die Kombination ermöglicht höchsteffiziente Tandemsolarzellen mit einem Wirkungsgradpotenzial von über 30 Prozent bei allen Vorteilen der Dünnschicht-Technologie. Projektpartner sind das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) als Koordinator, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Unternehmen NICE Solar Energy in Schwäbisch Hall. Weiterlesen