CNT als Basistechnologie des Ultraleichtfliegers

Das Projekt Solar Impulse, initiiert von Bertrand Piccard, hat sich zum Ziel gesetzt, im Jahr 2014 die Erde mit einem solargetriebenen Flugzeug zu umrunden. Für den Ultraleicht-Flieger bildet die Technologie der Kohlenstoff-Nanoröhrchen das Herzstück – die ausgezeichnete mechanische Festigkeit macht sie zum idealen Konstruktionsmaterial, gleichzeitig aber verlängert die gute elektrische Leitfähigkeit auch die Lebensdauer der eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Informationen zu Solar Impulse – Link
- BMFT-gefördertes R&D-Projekt “Innovations-Allianz Kohlenstoff-Nanoröhrchen” der deutschen Industrie – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Die Flugmaschine stellt das Non-Pus-Ultra dar, das heute entwicklungstechnisch machbar ist. Die riesige Spannweite von 63 Metern entspricht der eines Airbus A340, das Gewicht von 1600 kg jedoch dem eines Mittelklassewagens. Vier elektrische Motoren – der Antrieb eines Motorrollers. Höchstgeschwindigkeit: 70 Stundenkilometer – bei einer maximalen Reiseflughöhe von beachtlichen 8500 Metern.

Die erste große Erfolgsmeldung im Projekt Solar Impulse: Im Juli 2010 startet der Prototyp HB-SIA zum ersten solargetriebenen Nachtflug der Geschichte. 26 Stunden hielt sich der Flieger in der Luft. Am 23. Mai 2011 absolvierte das Flugzeug seinen ersten grenzüberschreitenden Flug: knapp dreizehn Stunden von Payenne in der Schweiz nach Brüssel in Belgien. Dort landete es erstmals auf einem internationalen Airport mit hohem Verkehrsaufkommen.

Mit dem Prototyp der zweiten Generation – dem HB-SIB – soll Solar Impulse bald für den großen Versuch gerüstet sein: 2014 wollen Bertrand Piccard und sein Partner André Borschberg die erste Weltumrundung mit einem Flieger starten, der allein durch Sonnenkraft angetrieben wird. Die ehrgeizige Vision der beiden Pioniere scheint auf Kurs. Im Februar 2012 simulierte das Team am Boden erstmals erfolgreich einen 72-Stunden-Flug mit der neuen Version, um Erkenntnisse für die Voraussetzungen eines solchen Langzeitfluges zu gewinnen.

© mce mediacomeurope GmbH 2012

Infomercial der Infineon Technologies AG

Die Speicherung des volatilen Mediums Strom ist bis heute eine teure Aufgabe, gerade im privaten Einsatz von Solaranlagen. Mit einer Kombination von Solarzellen und Lithium-Ionen-Batterien als leistungsfähigen Energiespeichern lässt sich der tagsüber produzierte Sonnenstrom zwar über mehrere Stunden speichern, jedoch ist diese Methode noch sehr teuer. Wissenschaftler und Ingenieure von Infineon arbeiten daher daran, die Stromspeicherung wirtschaftlicher zu machen: indem sie den Stromfluss zwischen Zelle und Energiespeicher so verlustfrei wie möglich gestalten.

Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Infos zum Projekt Sol-ion für die Speicherung erneuerbarer Energien in Lithium-Ionen-Batterien – Link

- Mehr zu Infineons Aktivitäten im Bereich Erneuerbare Energien – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Scheint viel Sonne, liefern die Solarzellen viel Strom mit hoher Spannung und umgekehrt. Die Batterien benötigen jedoch eine Spannung auf konstantem Niveau, damit sie optimal geladen werden können. Das heißt: Die Spannung der Solarmodule muss zum Teil um einige hundert Volt erhöht oder auch abgesenkt werden, ohne dass dabei Energie verloren geht. In einem aufwendigen Produktionsverfahren stellt Infineon spezielle Chips her, die genau diese Spannungsregelung übernehmen und den Stromfluss mit so geringen Verlusten wie möglich managen.

Die neue Technologie wird im europäischen Sol-ion Projekt unter Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in einem Einfamilienhaus getestet und weiter erforscht. Die gesamte Technik, die die Größe eines kleinen Schranks hat, findet in jedem Keller Platz. Scheint die Sonne, fließt der Strom direkt in die Hausleitungen. Und zwar nur genau so viel, wie Geschirrspüler, Kühlschrank und Waschmaschine gerade benötigen. Produzieren die Zellen mehr Strom als gebraucht wird, fließt der überschüssige Solarstrom in die Batterie. Nach Sonnenuntergang versorgt dann die Batterie das Haus mit der erforderlichen elektrischen Energie.

Das Video zeigt, wie der Solarstrom im eigenen Heim effizient gespeichert werden kann und wie das Spannungs-Management funktioniert.

© Infineon Technologies AG 2012

Mathematische Modelle der Wechselwirkung von Material und Natur

Jüngste Nachrichten um die festgestellten Beschädigungen der Fundamente von Offshore-Parks zeigen, wie groß der Forschungsbedarf für solche Anlagen noch ist. Die Technologie ist weit davon entfernt, ausgereift zu sein. In einem vom Bund geförderten Großforschungsprojekt am Beispiel Alpha Ventus geht es auch um die Entwicklung von Simulationen, die die Wirkungen der Naturkräfte auf Rotorblätter und Fundamente theoretisch erfassen sollen.

Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Mehr Infos dazu beim Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Fundamente und Rotorblätter werden vor Ort im Offshore-Park eingehenden Analysen unterzogen, beispielsweise die Aerodynamik des Windes auf die Rotorblätter. Parallel dazu sollen Simulationen das theoretische Modell erfassen. Laser messen dazu die Turbulenzen vor und hinter einer Windkraftanlage auf die Zehntelsekunde genau. Mit Hilfe dieser Daten können die Stuttgarter Wissenschaftler erstmalig ein mathematisches Modell abgleichen, das auf rein theoretischen Berechnungen beruht. Diese Erkenntnisse helfen Ingenieuren künftig bei der Konstruktion von leichteren Rotorblättern und bei der Positionierung der einzelnen Rotoren in einem Offshore-Park.

© Fraunhofer-Gesellschaft 2012

Infomercial des VDMA

Schon heute lebt mehr als die Hälfte aller Menschen in Städten. Die rasante Urbanisierung bringt gewaltige Herausforderungen an die Energieversorgung und die Entsorgung des anfallenden Mülls mit sich.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Mehr Infos zum Müllrecycling der deutschen Industrie – Link
- Unsere Reportage zu Masdar City – Link

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Bürotürme, Fabriken oder Wohnhäuser sind Energiefresser. Schon jetzt macht ihre Versorgung mit Strom, Wärme und Kühlung rund ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs in Europa aus. Ihre Klimatisierung beeinflusst Kosten und Nutzen. Abwärme, die bei anderen Prozessen als Abfall entsteht, kann hier effizient eingesetzt werden. Bereits bei unseren heutigen Klimasystemen nutzen wir Abwärme, bei zukünftigen Projekten wird sie noch stärker in Lösungen eingebunden.

Ein Beispiel für das Riesenpotential, Energie aus Müll zu gewinnen: In den letzten Jahren haben sich viele Verfahren zur Aufbereitung von Abfällen etabliert. Eine dieser Möglichkeiten ist die Verbrennung von Hausmüll in Müllverbrennungsanlagen zur Energieezeugung. Schon heute können rund siebzig Prozent des in Abfall enthaltenen Brennstoffs als elektrische Energie oder als Prozessdampf einer nachgeschalteten weiteren Nutzung zugeführt werden. Neue Verfahren gewinnen aus Grün-Abfällen durch biologische und mechanische Prozesse Biogas. Allein in Deutschland werden jährlich etwa acht Millionen Tonnen Bio- und Grünabfälle erfasst. Mit ihm ließen sich theoretisch bis zu 5 Prozent des jährlich in Deutschland benötigten Stroms abdecken.

Für zukünftige Megastädte sind jedoch weitere Konzepte für das Müllrecycling in Planung. Sie kombinieren stoffliches Recycling mit der thermischen Verwertung von Restabfällen. Wie solch eine ressourcenschonende Zukunft aussehen kann, zeigt das Beispiel von Masdar City, einer Stadt vom Reißbrett, die in der Wüste von Abu Dhabi entsteht. Auch hier soll der anfallende organische Abfall in Biotreibstoffe umgewandelt werden. Die Vision ist kühn: 50 000 Menschen sollen dereinst in Masdar City leben und arbeiten, ohne ihre Umwelt mit Kohlendioxid oder Müll zu belasten.

© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011

Infomercial der Siemens AG

Der Stadtstaat Singapur ist rundum von Wasser umgeben. Doch sauberes Trinkwasser ist dennoch knapp. Seit Langem führt der dicht bevölkerte Stadtstaat einen Großteil seines Trinkwassers aus dem benachbarten Malaysia ein. Singapur arbeitet an diesem Defizit und etabliert sich als globales Kompetenzzentrum für Wassertechnologie.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Siemens Water Technologies Startseite – Link
- Singapore International Water Week 2011 – Link

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Globale Konzerne sind dort inzwischen präsent. Auch Siemens Water Technologies koordiniert von dort seine weltweite Entwicklung. Die Siemens-Forscher arbeiten hier an neuen Verfahren und Prozessen: von der Simulation der Strömungsdynamik über die Weiterentwicklung neuer Membrantechnologien bis zu Komplettverfahren zur Meerwasserentsalzung und Abwasseraufbereitung. Gemeinsam mit Siemens baute der Stadtstaat auch eine der ersten großen Aufbereitungsanlagen weltweit, in der aus Abwasser Trinkwasser gewonnen wird. Mit dem besonders energiesparenden Water Hub kann Singapur ab dem Jahr 2012 aus Abwasser täglich bis zu 228.000 Kubikmeter reines Trinkwasser produzieren.

© Siemens AG 2012

Alpha Ventus als Testfeld für Belastungsmodelle

Im Auftrag der deutschen Bundesregierung untersuchen Wissenschaftler in mehreren Projekten die Wirtschaftlichkeit von Offshore-Parks. Analyse-Gegenstand ist „Alpha Ventus“ in der Nordsee. Seit dem Start der Bauphase erforschen über hundertfünfzig Wissenschaftler in 25 Einzelprojekten die Testanlage. Ihre Ergebnisse sollen den Durchbruch liefern für eine Technologie, die die Stromversorgung in Deutschland grundlegend verändern wird.

Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik – Link

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Noch fehlen viele Eckwerte für den langjährigen Betrieb von Offshore-Anlagen. Welchen Einflüssen der Natur ist das Material über und unter dem Wasser ausgesetzt? Noch gibt es keine theoretischen Modelle, die Prognosen dazu erlauben. Sie bilden jedoch eine wesentliche Grundlage bei der Frage nach der Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen. Schon 2008 begannen Ingenieure der Universität Hannover, das dreibeinige Fundament eines Windrotors im Wellenkanal auf seine Stabilität und Haltbarkeit zu testen. Seit April 2009 wird der Aufbau der Anlage auf hoher See mit weiteren Forschungen begleitet. Fundamente und Rotorblätter werden dort eingehenden Analysen unterzogen. Im Prüflabor werden die Rotorblätter von den Forschern an die Belastungsgrenzen geführt: zu Resonanzschwingungen angeregt, schlagen die Rotorflügel meterweit aus, ohne zu zerbrechen.

© Fraunhofer-Gesellschaft 2012

Wissensmagazin der Biotechnologie-Branche

Das von der Bundesregierung geförderte biotechnologie.tv berichtet alle zwei Wochen über Aktuelles aus diesem stark wachsenden Sektor in Forschung und Industrie. Die drei Schwerpunktthemen der neuesten Ausgabe in unserem TV-Fenster:

- Berlin: Die Science Gallery der Max-Planck-Gesellschaft

- ResearchGate, ein soziales Netzwerk für Wissenschaftler

- Bio-Kunststoff als Material der Zukunft

© biotechnologie.de 2012

Link-Empfehlungen der Redaktion von HYPERRAUM.TV zu weiterführenden Informationen:

– Mehr Brancheninfos über Biotechnologie.de – Link
– e.conomy der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
– Hightech-Strategie der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link

© biotechnologie.de 2012

Infomercial der Bayer MaterialScience AG

Solar Impulse ist ein ehrgeiziges Projekt. Das Schweizer Team will ein bemanntes Flugzeug entwickeln, das sich nur durch Sonnenkraft Tag und Nacht dauerhaft in der Luft bewegen kann. Die beiden Ideengeber und Piloten Bertrand Piccard and André Borschberg haben für ihr Projekt namhafte Industriepartner gefunden, die sich mit innovativen Entwicklungen daran beteiligen, dazu gehört auch die Bayer MaterialScience AG. Sie steuert mit material- und verarbeitungstechnischem Know-how Materialien für den Leichtbau des Flugzeuges bei.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Bayer-Infos zum Projekt Solar Impulse – Link
- Die Website von Solar Impulse – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Im April 2010 kam es zu einem ersten erfolgreichen Testflug von 630 Kilometern, bei dem sich das Flugzeug bereits 13 Stunden in der Luft halten konnte. Die Flügelspannweite entspricht der eines Airbus A340, aber das ganze Flugzeug wiegt nicht mehr als ein Mittelklassewagen. Tagsüber erzeugen 12.000 Solarzellen den Strom, der in Lithium-Ionen-Batterien gespeichert wird und vier Elektromotoren antreibt. Die in den 400 kg schweren Batterien gespeicherte Energie reicht bereits für einen Nachtflug von Solar Impulse.

Das Video zeigt vor allem die Leistungen, die von den Forschungslabors der Bayer MaterialScience als Projektpartner mit mehr als zwanzig Entwicklern für das Projekt eingebracht werden.

© Bayer MaterialScience AG 2011

Infomercial des VDMA

Noch stehen wir am Anfang der Produktion leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien. Das Video zeigt, welche Produktionsschritte bei der Herstellung erforderlich sind und wie die künftige Produktion durch Automatisierung und den Einsatz neuer Technologien für den Massenmarkt fit gemacht werden soll. Die gesamte Prozesskette mit Blick auf die Kosten zu optimieren, ist heute die große Herausforderung, der sich auch die deutsche Industrie stellt.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Branchen-Infos des VDMA zu Automation – Link

- Branchen-Infos des VDMA zu Elektromobilität – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Bei der Entwicklung von kostenreduzierenden, kompletten Fertigungslinien für Lithium-Ionen-Batterien können die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer auf eine Vielzahl von intelligenten Lösungen und auf leistungsstarke Maschinen-Module zurückgreifen. Sie wurden für andere Bereiche wie etwa die Photovoltaik entwickelt und ermöglichen dort schon längst eine erfolgreiche Großproduktion.

Unterstützung erhalten die Maschinenbauer dabei auch von Wissenschaftlern und Fabrikplanern. Mit Hilfe von Softwareprogrammen für die Planung von Fabrikationsprozessen erstellen sie beispielsweise auch Konzepte für den Bau von künftigen Lithium-Ionen-Fabriken. Alle Schritte der Serienfertigung sind dabei modular miteinander verknüpft – von der Herstellung der Beschichtungspaste bis zur Formierung der Batteriezelle. Dabei integrieren sie die gesamte erforderliche Produktions- und Prozesstechnik in die vorhandene Gebäudeinfrastruktur.

Wichtige Innovationen und Entwicklungen in der Produktionstechnik kommen aber natürlich auch aus den Reihen der Maschinen- und Anlagenbauer selbst. Beispiel: Lasertechnik für das Schneiden der beschichteten Folien oder beim Schweißen und hermetischen Versiegeln des Batteriegehäuses.

© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011

Infomercial der RWE AG

Der Ausgleich von Stromschwankungen bei der stark schwankenden Erzeugung erneuerbarer Energien gehört zu den großen Herausforderungen der Elektrizitätsversorgung. Leistungsfähige und effiziente Stromspeicher müssen entwickelt werden, die Energie zwischenspeichern. RWE Power, General Electric, Züblin und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt haben dafür das Projekt ADELE entwickelt. Es steht für „Adiabater Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung“.

Mit ADELE soll zu Zeiten eines hohen Stromangebots Luft komprimiert, die dabei entstandene Wärme in einem Wärmespeicher zwischengespeichert und die Luft in unterirdische Kavernen gepresst werden. Bei steigendem Strombedarf kann diese Druckluft unter gleichzeitiger Rückgewinnung der Wärme mit hohem Wirkungsgrad zur Stromerzeugung in einer Turbine genutzt werden. Das Projekt startete im Jahr 2010. RWE bereitet die Errichtung einer ersten Demonstrationsanlage vor. Ein großer Salzstock in Staßfurt ist die vorrangige Standortoption für die erste Demonstrationsanlage. Sie soll 2013 eine Speicherkapazität von einer Gigawattstunde und eine elektrische Leistung von bis zu 200 Megawatt erreichen. Damit ist ADELE in der Lage, auf kurzfristigen Abruf fünf Stunden lang die gleiche Strommenge ins Netz einzuspeisen, wie es vierzig hochmoderne Windräder können.

Bisher setzen Netzbetreiber für den Netzausgleich Pumpspeicherkraftwerke ein. Bei erhöhtem Energiebedarf wird das Wasser durch Turbinen abgelassen, die so Strom produzieren. Pumpspeicherkraftwerke haben einen guten Wirkungsgrad, ihre Standorte sind jedoch vor allem auf Gebirge oder Mittelgebirge beschränkt und daher gerade für Offshore-Windparks nicht geeignet, deren Ausbau in den nächsten Jahren massiv geplant ist.

© RWE AG 2011