Die Elektroindustrie ist einer der wichtigsten Wirtschaftszweige in Deutschland. Um den zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es neuartiger Ansteuer- und Regelungskonzepte. Im Projekt „KI-Power“ forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TH Nürnberg mit ihren Projektpartnern an einer Entwicklungsplattform für modellprädiktive Regelung sowie KI-basierte Regelungsverfahren in der Leistungselektronik. Das Projekt wird im Rahmen der Leitinitiative „Vertrauenswürdige Elektronik“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Industrie 4.0, Medizintechnik, autonomes Fahren – die Zukunft bringt immer komplexere Systeme mit sich, die durch intelligente Verfahren und Algorithmen gesteuert werden müssen. Hierfür eignen sich Methoden aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI), wie das Reinforcement Learning, sowie die modellprädiktive Regelung (MPC). Diese benötigen eine hohe Rechenleistung, die aktuell eingesetzte Prozessoren jedoch nicht leisten können. Hier setzt das Forschungsteam vom Institut für Leistungselektronische Systeme (ELSYS) der TH Nürnberg gemeinsam mit seinen Projektpartnern an. Im Forschungsprojekt „KI-Power“ erforschen sie die innovative, flexible und modulare Entwicklungsplattform „UltraZohm“ für Ansteuer- und Regelungskonzepte im Bereich der Leistungselektronik. Die Basis der neuen Plattform bildet ein optimiertes System-on-a-Module des Projektpartners Trenz Electronic GmbH. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen unter anderem Möglichkeiten, das System optimal zu nutzen. Dadurch können Berechnungen für KI-Algorithmen wesentlich schneller und vor allem effizienter durchgeführt werden.

Bei der Entwicklung setzt das Projektteam seinen Fokus auf mehrere Bereiche: Rechenleistung, Modularität, Safety & Security und Usability. Vor allem die hohe Komplexität von modernen Regelungsverfahren stand deren Einsatz, besonders in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), noch im Weg. Mit der Plattform möchte das Forschungsteam dieses Hemmnis effektiv abbauen und die Entwicklung innovativer Systeme in der Leistungselektronik sowie der elektrischen Antriebstechnik vorantreiben. Die Leistungselektronik ist ein wesentlicher Bestandteil vieler sicherheitskritischer Anwendungen, beispielsweise im Antriebsstrang elektrischer Fahrzeuge, in der industriellen Montageautomation sowie im Wechselrichter zur Einspeisung erneuerbarer Energien. „Unser Ziel ist es, eine leistungsfähige Entwicklungsplattform zu schaffen, die es erlaubt, auf effiziente Weise neue Ansteuerverfahren auf Basis von MPC sowie KI zu entwickeln und gleichzeitig die Industrialisierung der entwickelten Lösungen zu vereinfachen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Armin Dietz, Projektkoordinator vom Institut ELSYS der TH Nürnberg. Das Forschungsteam setzt bereits während der Konzeptionierung auf ein modulares und skalierbares System, wodurch es die verfügbare Rechenleistung und die benötigten Schnittstellen der entsprechenden Anwendung flexibel anpassen kann.
Um die Plattform für einen breiten Anwendungsbereich zu gestalten, arbeitet ein interdisziplinäres Team aus Forschungseinrichtungen, KMU und größeren Unternehmen zusammen: Neben dem Projektkoordinator Prof. Dr.-Ing. Armin Dietz forschen Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wagner und Prof. Dr.-Ing. Flaviu Popp-Nowak von der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik (efi) der TH Nürnberg sowie die jeweiligen wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an der Entwicklungsplattform. Innerhalb des Projekts arbeiten sie eng mit Prof. Dr.-Ing. Ralph Kennel vom Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und Leistungselektronik und Prof. Dr.-Ing. Daniel Müller-Gritschneder vom Lehrstuhl für Realzeit-Computersysteme der Technischen Universität München (TUM) zusammen. Zusätzlich zu den wissenschaftlichen Partnern bilden die Unternehmen Kübrich Ingenieursgesellschaft mbH & Co. KG als Experte für Testsysteme, die Trenz Electronic GmbH (System-on-a-Module) sowie die Afag GmbH als Spezialist in der Montageautomatisierung das Projektkonsortium. Dieses wird durch die Universidad de Santiago in Chile und das Cluster Leistungselektronik als assoziierte Partner unterstützt. Das Projekt wird im Rahmen der Leitinitiative „Vertrauenswürdige Elektronik“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit 1,63 Millionen Euro gefördert (Förderkennzeichen 16ME0146K).

Quelle.

Würzburg: Neue Forschungsinitiative treibt Europas Batterie-Revolution voran

Eine Welt, die von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien wechselt, wird immer mehr von der Energiespeicherung und insbesondere von Batterien abhängig sein. Bessere Batterien können nicht nur den CO2-Fußabdruck des Verkehrssektors reduzieren, sondern auch das Stromnetz stabilisieren. Die groß angelegte europäische Forschungsinitiative »Battery 2030+« bringt führende Wissenschaftler und Unternehmen aus ganz Europa zusammen, um entscheidende Fortschritte in der Batteriewissenschaft und -technologie zu erreichen. Das erste der »Battery 2030+« Projekte startet im März 2019 und legt die Basis für diese Forschungsinitiative zu den Batterietechnologien der Zukunft.

In dem im Mai 2018 veröffentlichten Strategieplan für Batterien hat die Europäische Kommission die Notwendigkeit hervorgehoben, die europäische Batterieindustrie mit einer langfristigen Forschungsinitiative für zukünftige Batterietechnologien zu unterstützen. Das Projekt »Battery 2030+«, an dem sich derzeit 17 Partner in neun europäischen Ländern beteiligen, wurde für eine Koordinierungs- und Unterstützungsaktion im Rahmen des Programms Horizont 2020 ausgewählt. Innerhalb eines Jahres (ab März 2019) wird »Battery 2030+« die Grundlage für ein zehnjähriges groß angelegtes und langfristiges europäisches Forschungsprojekt schaffen.

Das Ziel von »Battery 2030+« ist die Entwicklung von hochmodernen Batterien der Zukunft, die der europäischen Industrie als Spitzentechnologien zur Verfügung stehen sollen. Batterien gehören zu den Schlüsseltechnologien für eine maßgebliche Kohlendioxidreduzierung im europäischen Energiesystem, insbesondere im Verkehrssektor (mit Elektromobilität) und im Stromsektor (mit der Speicherung diskontinuierlicher erneuerbarer Energiequellen). In naher Zukunft werden neue Generationen von extrem leistungsstarken, zuverlässigen, sicheren, nachhaltigen und kostengünstigen Batterien benötigt. Es findet bereits ein intensiver Wettbewerb um die Entwicklung zukünftiger Batterietechnologien statt, aber nach wie vor mit sehr offenem Ausgang.

Prof. Dr. Kristina Edström, Professorin der Anorganischen Chemie der Uppsala Universität in Schweden ist Koordinatorin des Projekts:
»Mit Battery 2030+ stellen wir uns allen Herausforderungen, die uns bei der Herstellung von Hochleistungsbatterien begegnen«, sagt Kristina Edström. »Dafür etablieren wir eine Plattform, die durch maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz neue Batteriematerialien schneller entdeckt. Interessant sind hierbei vor allem Schnittstellen in den Batterien, an denen Reaktionen ablaufen, die die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen können. Wir werden intelligente Funktionen vom gesamten System bis hin zur Batteriezellebene entwerfen und dabei ein besonderes Augenmerk auf das Thema Nachhaltigkeit legen.«

»Das Fraunhofer ISC mit seinen mehr als 25 Jahren Erfahrung zur Entwicklung und Analyse von Batteriematerialien und –komponeten arbeitet selbst an Battery 2030+ mit und koordiniert darüber hinaus die Fraunhofer-Beteiligung an der EU-weiten Forschungsinitiative«, erläutert Dr. Henning Lorrmann, Leiter des Fraunhofer-Forschungs- und Entwicklungszentrums Elektromobilität Bayern FZEB am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC.

Eine ausführlichere Beschreibung unserer Vision finden Sie in der offiziellen Erklärung auf der Projekt-Webseite. Bitte unterstützen Sie das Projekt mit Ihrer Stimme!

Das Konsortium von »Battery 2030+« besteht aus fünf Universitäten (Uppsala Universität, Politechnisches Institut Turin, Technische Universität Dänemark, Freie Universität Amsterdam, Universität von Münster), acht Forschungszentren (Französisches Forschungszentrum für Alternative Energien und Kernenergie CEA, Karlsruher Institut für Technologie KIT, Französisches Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung CNRS, Forschungszentrum Jülich, Fraunhofer-Gesellschaft, Fundacion Cidetec, Nationales Institut für Chemie Slowenien, Organisation für angewandte und technische Forschung Norwegen) drei Industriefachverbänden (EMIRI, EASE, RECHARGE) und dem Unternehmen Absiskey. Das Konsortium erhält Unterstützung von offiziellen europäischen und nationalen Gremien, darunter ALISTORE ERI, EERA, EIT InnoEnergy, EIT RawMaterials, EARPA, EUROBAT, EGVI, CLEPA, EUCAR, KLIB, RS2E, Schwedisches Zentrum für Elektromobilität, PolStorEn, ENEA, CIC energigune, IMEC und Tyndall National Institute.

Mehr unter: http://battery2030.eu/

Altbatterien aus E-Fahrzeugen intelligent wiederverwerten – EU fördert Forschung für ressourceneffizientes Recycling von Traktionsbatterien

Elektromobilität, wie wir sie heute kennen, benötigt große Mengen an Traktionsbatterien, allen voran die leistungsfähigen Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Für die Herstellung von Traktionsbatterien werden wertvolle Rohstoffe benötigt, die nach Lebensende der Batterien möglichst im Wertstoffkreislauf erhalten bleiben sollten. Dies erfordert eine geschlossene Recyclingkette inklusive erweiterbarer Logistiklösungen auch für die in naher Zukunft zu erwartenden wachsenden Batteriemengen. Im Anfang des Jahres begonnenen Forschungsprojekt »Automotive Battery Recycling 2020«, gefördert vom EIT RawMaterials mit Mitteln der EU, wird nun daran gearbeitet, ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Wege für das effiziente Recycling von Batterien zu identifizieren und für die industrielle Anwendung aufzuskalieren. Die gesamte Recyclingkette soll so verbessert werden, dass die kostbaren Rohstoffe zurückzugewonnen und so für die europäische Industrie gesichert werden.

Mercedes Benz Innovation Battery Technology.

Mercedes Benz Innovation Battery Technology.

Unser mobiles Leben hängt am Strom, für dessen Speicherung eine Vielzahl wertvoller Rohstoffe benötigt wird. Hierbei ist Europa in starkem Maße auf Importe angewiesen – eine Situation, die durch die zunehmende Elektrifizierung unserer Fahrzeuge entsprechend verschärft wird, denn deren Traktionsbatterien verschlingen große Mengen auch an kritischen Rohstoffen. Vor diesem Hintergrund ist es zwingend notwendig, eine funktionierende Recyclingkette für diese Traktionsbatterien zu etablieren und essentielle Wertstoffströme in Europa zu halten.

Im Verbundprojekt »AutoBatRec2020« (Automotive Battery Recycling 2020), koordiniert von der Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC, soll die gesamte Kette des Batterierecyclings betrachtet werden, angefangen beim Sammeln der Altbatterien, über die unterschiedlichen Verfahren, Batterien aufzutrennen, bis hin zur Aufbereitung der Batteriematerialien und zur Wiederverwendung in neuen Batterien. Ziel ist es, die einzelnen Verfahren hinsichtlich ihrer Effizienz und Wirtschaftlichkeit sowie ihrer Nachhaltigkeit zu bewerten und durch intelligente Kombination und Weiterentwicklung eine ökonomisch interessante Wertschöpfungskette aufzubauen – damit das End-of-Life-Management von Traktionsbatterien sich in Richtung Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit entwickelt.

Die erste Herausforderung liegt in der Sammlung der Altbatterien angesichts des zu erwartenden Zuwachses an Elektrofahrzeugen. Für die dann ständig anfallenden großen Mengen muss eine zuverlässige und ausbaufähige Lösung gefunden. Wichtige Themen im Arbeitsprogramm des AutoBatRec2020-Konsortiums sind daher neue Sammel- und Transportkonzepte.

SamsungSDI Automotive Battery. Schematischer Aufbau eines automotiven Batteriesystems

Ein besonders wichtiger Baustein des Recyclings sind automatisierte Demontageverfahren, die gegenüber der bisher üblichen händischen Zerlegung der großen Traktionsbatteriesysteme deutlich schneller sein sollen. Auch die Rückgewinnung selbst bietet verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Neben mechanischen Zerkleinerungsverfahren wie dem Schreddern werden auch neue Verfahren untersucht wie die elektrohydraulische Zerkleinerung, die in Kombination mit weiter entwickelter Sortiertechnologie eine sortenreine Rückgewinnung von verschiedensten Batteriematerialien ermöglichen. Vorteile der Verfahren werden analysiert und in der Kombination mit etablierten metallurgischen Verfahren bewertet, die elementare metallische Bestandteile großtechnisch aus den Altbatterien extrahieren können. »Darüber hinaus entwickeln wir Konzepte für die Wiederverwendung von ganzen Batteriekomponenten – nicht nur den Materialbestandteilen – z. B. für stationäre Anwendungen, um effiziente und rentable Wertstoffkreisläufe zu ermöglichen«, erläutert Dr. Andreas Bittner, Leiter New Business Development des Fraunhofer ISC.

Eine weitere große Herausforderung für die Projektpartner ist die Vielfalt der unterschiedlichen Batteriesysteme am Markt. In der Regel unterscheiden sich Aufbau, Zustand und Rohstoffgehalt der Altbatterien signifikant. Informationen darüber liegen, wenn überhaupt, nur lückenhaft vor. Nicht zuletzt dadurch birgt das Zerlegen Risiken. Auch kompliziert die Vielzahl an Formaten und Zellaufbauten die gewünschte Automatisierung des Recyclings. Erschwerend kommt hinzu, dass zum Teil im Hochvoltbereich gearbeitet werden muss, und es im Falle von beschädigten Batterien zu Kontakt mit brennbaren und gesundheitsschädlichen Bestandteilen kommen kann. Ziel ist es hier, neue ganzheitliche Konzepte zu erarbeiten, um all diese Risiken weiter zu reduzieren bzw. durch Analyse der Möglichkeiten entlang der ganzen Kette diese und andere Gefahren zu identifizieren und möglichst völlig auszuschließen.

Um die Wiederverwertungsmöglichkeiten in Zukunft noch effizienter ausschöpfen zu können, werden auch Lösungen für ein intelligentes Design for Recycling erarbeitet.

Projektinformationen:

  • »Automotive Battery Recycling 2020 – AutoBatRec2020«
  • Projektstart: 1. Januar 2018
  • Laufzeit: 3 Jahre
  • gefördert durch EIT RawMaterials – eine Knowledge and Innovation Community der EU

 

Partner:

  • Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC – Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, Deutschland (Koordination)
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Deutschland
    UMICORE NV, Belgien
  • Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives CEA, Frankreich
  • Technische Universität Bergakademie Freiberg, Deutschland
  • SAMSUNG SDI Battery Systems GmbH, Österreich
  • ImpulsTec GmbH, Deutschland
  • Daimler AG, Deutschland

Hier finden Sie weitere Informationen über die Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

Quelle.

Verbundprojekt Forelmo: Mehr Sicherheit für Elektrofahrzeuge

Je höher die Energiedichte einer Batterie, desto höher ist die Reichweite eines Elektrofahrzeugs. Problem: Batterien mit steigender Energiedichte können im Fehlerfall explodieren. Doch wenn die Kathode aus anderem Material gefertigt wird, macht das die Batterie sicherer.

Source: www.elektroniknet.de

Aus der Metropolregion Nünberg waren u.a. das Fraunhofer IISB und die TH Nürnberg an dem Projekt beteiligt.  Den Abschlussbericht finden Sie hier.

City2Share: Forschungsprojekt vernetzt Förderung der E-Mobilität und Aufenthaltsqualität in urbanen Quartieren

Weniger Verkehr mit weniger Emissionen für mehr Lebensqualität mit besserer Mobilität –  auf diese knappe Formel lässt sich das Ziel des Forschungsprojektes „City2Share“ zusammenfassen. Ballungsräume wie München und Hamburg stehen durch ihr dynamisches Wachstum, die Konkurrenz um Flächen und die immer noch hohe Luftschadstoff- und Lärmbelastung bei der Bewältigung des wachsenden Mobilitätsbedarfs vor großen Herausforderungen. In hochverdichteten Quartieren kommt zudem der Schaffung von Flächen mit hoher Aufenthalts- und Erholungsqualität eine immer größere Rolle zu.

 

Das Vorhaben verbindet daher in einem völlig neuen Ansatz Multimodalität, urbane Elektromobilität, autonomes Fahren sowie e-Carsharing und die Erhöhung der Aufenthaltsqualität im öffentlichen Raum.

Source: tu-dresden.de

Fraunhofer und Hydro-Québec: Die nächste Generation von Festkörperbatterien: Fraunhofer ISC

Montréal/München, 15. Juli 2016 – Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC und Hydro-Québec wollen mit gemeinsamer Forschung und Entwicklung die nächste Generation von Lithium-Ionen- und Lithium-Luft-Batteriematerialien für die Elektromobilität vorantreiben.

Die Partnerschaft wird sich auf anorganische Feststoffelektrolyte, insbesondere glaskeramische Elektrolyte konzentrieren. Diese Materialien haben neben der exzellenten Ionenleitfähigkeit den Vorteil, nicht brennbar und damit besonders sicher zu sein.

Source: www.isc.fraunhofer.de

Fraunhofer IISB Erlangen: Grundsteinlegung Erweiterungsbau B 2016

Am 30. Juni 2016 wurde am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen mit der Grundsteinlegung symbolisch der Baubeginn für den nächsten Erweiterungsbau des Instituts gefeiert. Die neuen Laboreinrichtungen dienen ab Sommer 2018 der Forschung und Entwicklung zu hoch effizienten leistungselektronischen Systemen, welche essentieller Bestandteil von modernen Stromnetzen, Energiespeichern, industrieller Antriebstechnik oder auch von Elektrofahrzeugen sind. Gleichzeitig wird das Gebäude als Demonstrations- und Testplattform für eine nachhaltige Energieversorgungsinfrastruktur im Industriemaßstab genutzt.

Source: www.iisb.fraunhofer.de

Kommunale Kehrmaschinen mit E-Power – e-mobil BW

Kommunale Kehrmaschinen mit E-Power – e-mobil BW

Bei der Pflege und Reinigung öffentlicher Straßen, Wege und Anlagen kommen bisher Kommunalfahrzeuge mit konventionellen Antrieben zum Einsatz. Bislang weitgehend unerforscht ist der Einsatz von elektrisch betriebenen Kehrmaschinen. Eine Elektrifizierung von Kommunalfahrzeugen könnte gerade im innerstädtischen Fußgänger- und Wohnbereich zu einer erheblichen Reduktion der Lärm- und Schadstoffemissionen beitragen.

 

Source: www.e-mobilbw.de

Fraunhofer ISC Würzburg: Li-Ionen- und Li-Luft-Batteriematerialien für Elektromobilität

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung und Hydro-Québec werden zukünftig gemeinsam an der Forschung und Entwicklung für neue Lithium-Ionen- und Lithium-Luft-Batteriematerialien für die Elektromobilität arbeiten.

Source: www.elektroniknet.de

BMVI Modernitätsfonds – fördert digitale Innovationen im Bereich Mobilität

Das BMVI mit seinen nachgeordneten Behörden verfügt über einen umfangreichen Datenbestand, der in Zukunft aufgrund neuen Erhebungsbedarfes und -methoden weiter anwachsen wird. Diese für amtliche Zwecke erhobenen Daten verfügen über vielfältige Nutzenpotenziale. Um diesen „Datenschatz“ zu heben, soll eine breite Nutzung und intelligente Vernetzung der Daten in innovativen und fortschrittlichen Anwendungen ermöglicht werden.

Vor diesem Hintergrund hat das BMVI den mFUND (Modernitätsfonds) initiiert. Der mFUND ist das datenbasierte Forschungsförderprogramm des BMVI und eine Investition in die digitale Mobilität und Vernetzung in Deutschland.

Source: www.bmvi.de