laufende Projekte

Entwicklung eines selbstlernenden Verfahrens zur verbesserten Windenergie-Kurzfristprognose

Mit r?umlich hochaufgel?sten, an Wettermodelle gekoppelten CFD-Modellen, basierend auf den Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (RANS), kann inzwischen eine sehr hohe Genauigkeit bei der Vorhersage der Windgeschwindigkeit erreicht werden, welche für die Bewertung von Windertr?gen an potentiellen 球探比分网n verwendet werden kann. Dadurch er?ffnet sich nun die M?glichkeit, diese Methoden weiterzuentwickeln, um auch Kurzfristvorhersagen im komplexen Gel?nde für den Windertrag von Windkraftanlagen zu erstellen. Die bereits angewandte und als Dienstleistung angebotene Herangehensweise, mesoskalige Wettermodelle in Verbindung mit Methoden der künstlichen Intelligenz für die Prognose zu verwenden (hybride Verfahren), soll deshalb im Sinne des physikalischen Downscalings mit detaillierten CFD-Simulationen und Anwendung von Ensemble-Wetterprognosen für die Bestimmung der physikalischen Prognoseunsicherheit weiterentwickelt werden.

Hybride Laborversuche für das Lehrgebiet der Biotechnologie, speziell der Enzymkinetik

Gerade chemische und biotechnologische Studieng?nge sollten einen hohen Anteil an praxisrelevanten Laborversuchen aufweisen. Das bisherige Curriculum zum Fach ?Enzymkinetik“ beinhaltet jedoch kaum praktischen Versuche. Diese sind jedoch für das tiefere Verst?ndnis und den damit verbunden Lernerfolg dienlich und wünschenswert.

Aufgrund der übervollen 球探比分网 und den begrenzten Laborkapazit?ten sollen daher mit Hilfe eines hybriden Lehrangebotes vor allem zeit- und materialeffiziente Laborversuche erm?glicht werden. Zukünftig sollen von den 球探比分网den verschiedene Untersuchungen zum Einfluss von Prozessparametern und Inhibitoren auf Enzymkinetiken über interaktive numerische Simulationen im ?virtuellen Labor“ von zu Hause aus vorbereitet, durchgeführt, analysiert und mit Hilfe statistischer Versuchspl?ne optimiert werden. Erst danach werden zur Verifikation der Untersuchungsergebnisse reale Versuche im Biochemie-Labor der Hochschule Esslingen durchgeführt.

MoELa - Modellierung der Tropfenaufladung bei der elektrostatisch-unterstützten Lackierung zur Minimierung von Lackverlusten und Anlagenausf?llen durch Verschmutzung

Für zerst?ubende Lackapplikationsverfahren stellt die elektrostatische Unterstützung die effizienteste Methode dar, um den Auftragswirkungsgrad zu erh?hen und gleichzeitig die Zerst?uberverschmutzung zu reduzieren. Mit der Entwicklung und Anwendung neuer Messmethoden und Simulationsverfahren sollen im vorliegenden Projekt für relevante Industriebereiche M?glichkeiten geschaffen werden, ihre Prozesse und Produkte systematischer zu entwickeln und zu optimieren. Hierzu werden innovative Messtechniken mit numerischen Simulationen gekoppelt, so dass daraus die für die elektrostatisch unterstützte Lackierung essentiell wichtige Ladung auf dem Lacktropfen bestimmt werden kann.

NMC-basiertes Kathodenmaterial aus gebrauchten Lithiumionenbatterien soll mit physikalisch-chemischen Methoden soweit reaktiviert werden, dass es für die Herstellung neuwertiger Batterien verwendet werden kann. Ein wichtiger Aspekt dieser Aufgabe ist das sogenannte Direct Recycling. Dabei wird das Recyclat nicht in chemische Grundstoffe, wie z. B. Metalle, Metalloxide oder Salze umgewandelt, sondern die Kristallstruktur bleibt grunds?tzlich erhalten. Besonderes Augenmerk wird neben der Kristallstruktur des Bulks auf die Oberfl?chenchemie der Partikel gelegt, denn diese ist wesentlich für den Qualit?tsunterschied zwischen inaktivem Recyclat und aktivem Frischmaterial verantwortlich. Die Messung der chemischen und strukturellen Oberfl?cheneigenschaften ist somit, neben elektrotechnischen Batterietests, ein wichtiger Baustein bei der Beurteilung der Materialien.

ReUpDirekt - Rezyklat-Upcycling durch hydrogalvanische Aufbereitung von NMC aus direktem Recycling von Traktionsbatterien

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Umsetzung energieeffizienter und nachhaltiger Prozesse zur Aufwertung von Kathodenmaterial (Typ: NMC) aus einem CO2-reduzierten Recyclingverfahren, ohne den Umweg über Precursorvorstufen zu nehmen. Durch die Aufwertung soll entsprechend der ganzheitlichen Betrachtung des ?kosystems Batterie eine anteilige Rückführung von sogenanntem Sekund?rrohstoff in die Frischzellenfertigung erm?glicht werden ohne Einschr?nkungen hinsichtlich der erzielbaren Zellkapazit?t und Lebensdauer.

Im vom Land Baden-Württemberg gef?rderten Projekt DeMoBat (12/19 - 11/22) zeigte sich, dass die Qualit?t des Rezyklats hinsichtlich der Zusammensetzung und der elektrochemischen Aktivit?t je nach SOH der recycelten Batteriezellen variiert. Für die Schlie?ung des Stoffkreislaufs ist demnach eine Aufbereitung des Materials notwendig, der die Alterungserscheinungen des Aktivmaterials kompensiert. Für die Bewertung und Charakterisierung der Kathodenmaterialaufbereitung werden u.a. kleinformatige Testzellen aufgebaut, die anschlie?end einer vollumf?nglichen elektrochemischen Charakterisierung, u.a. hinsichtlich Zyklenstabilit?t, Alterung und Benchmarking gegenüber Frischzellen-Material unterzogen werden. Basierend auf den Charakterisierungsdaten soll ein Simulationsmodell zur Nachbildung der Zelle parametriert und validiert werden. Hierfür werden bestehende Modelle weiterentwickelt, um unterschiedliche Mischungsverh?ltnisse aus Rezyklat und Frischmaterial sowie unterschiedliche Partikelgr??enverteilungen darzustellen. Das Modell wird genutzt, um genannte Einflussparameter (Mischungsverh?ltnis, Gr??enverteilung) zur variieren, um damit die elektrochemische Performance und das Degradationsverhalten der Zelle zu optimieren. Abschlie?end wird das Modell auf anwendungsorientierte Zellformate und -gr??en skaliert und somit der Einfluss des Rezyklats im industriellen Ma?stab abgesch?tzt.

Im Rahmen des Gesamtverbundforschungsvorhabens WINSENT (FKZ 0324129A-F) wurde das gleichnamige Windenergietestfeld des Forschungsnetzwerks WindForS im bergigkomplexen Gel?nde bis September 2022 errichtet und in Betrieb genommen. Auf die zwei modifizierbaren Forschungswindenergieanlagen (FWEA) besteht Zugriff in Bezug auf Konstruktion, Auslegung und Anlagensteuerung unter Berücksichtigung der vorherrschenden zwei Windparameter und weiteren Umweltfaktoren. Je nach Anwendung und Forschungsgebiet lassen sich Erkenntnisse dieser Technologien mithilfe validierter Computermodelle auf kommerzielle, moderne Gro?anlagen der Hersteller skalieren und übertragen. Das Konzept der ?gl?sernen FWEA“ wird nicht zuletzt deshalb verfolgt, weil ohne die Kenntnis s?mtlicher Anlagendaten die Aussagekraft von notwendigen Messungen stark eingeschr?nkt ist, eine rechnerische Reproduktion der erhobenen Messungen im Hinblick auf die Verbesserung von Berechnungsverfahren nicht m?glich und die Erprobung neuer innovativer Techniken an den Anlagen stark erschwert w?re. Das Testfeld bietet somit eine reale, sowie virtuelle Umgebung für die Erforschung des dynamischen Verhaltens von Windenergieanlagen (WEA) in komplexem Gel?nde, sowie die M?glichkeit zur Erprobung neuer Technologien und Regelungsstrategien.