Aufrufe
vor 5 Monaten

06 | 2019

  • Text
  • Anforderungen
  • Deutschland
  • Energie
  • Sensoren
  • Luft
  • Wasser
  • Emissionen
  • Unternehmen
  • Juni
  • Umweltmagazin

Markt Projekte

Markt Projekte Hochschule Landshut Trocknungsverfahren für die Batterieproduktion Die beschichteten Folien werden zu Elektrodencoils aufgerollt. Diese Rollen sollen in Zukunft mit dem neuen Verfahren im Ganzen nachgetrocknet werden. Die Hochschule Landshut erforscht und entwickelt ein neues Konzept zur Nachtrocknung von Batterieelektroden und Separatoren. Lithiumbatterien haben unter anderem den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer geringen Selbstentladung sehr lange gelagert werden können. Dem entgegen wirkt jedoch Wasserdampf, der in Form von Restwasser in den Zellen zu rapidem Leistungsverlust und vorschneller Alterung führt. Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Batterieelektroden und Separatoren ist daher die gründliche Trocknung beziehungsweise Nachtrocknung der Materialien. Im Rahmen des Forschungsprojekts InTenZ (Intensive Nachtrockung von Komponenten für Lithium-Ionen-Zellen in diskontinuierlichen Trockenöfen) will die Hochschule Landshut gemeinsam mit der TU Braunschweig und dem Karlsruher Institut für Technologie dieses Trocknungsverfahren effektiver gestalten und die Batterieproduktion damit kostengünstiger machen. Die herkömmliche Herstellung von Elektroden und Separatoren erfolgt in Rolle-zu-Rolle-Prozessen. Das heißt, das Material für Anode und Kathode wird zu einer flüssigen Paste vermischt, die dann auf Kupfer- beziehungsweise Aluminiumfolien aufgebracht wird. Die beschichteten Folien laufen zum Trocknen durch Öfen, werden anschließend mittels mehrerer rotierender Walzen verdichtet und schließlich zu großen Wickeln aufgerollt. Da hierbei aber noch Rest-Feuchtigkeit im Material bleibt, müssen diese Rollen mit einem Gewicht zwischen 30 und 125 Kilogramm ein weiteres Mal abgerollt, nachgetrocknet und wieder aufgerollt werden. Diesen letzten Schritt wollen die Projektpartner nun vereinfachen, indem bei dem neuen Verfahren die großen Wickel in aufgerollter Form im Trockenofen innerhalb kurzer Zeit bis in die Porenstruktur getrocknet werden sollen. Beim herkömmlichen Verfahren dauert die Nachtrocknung zirka fünf bis sechs Stunden; mit dem neuen Konzept ließe sich das unter einer Stunde schaffen. Neben dieser Zeitersparnis bei der Batterieproduktion können auch mögliche Beschädigungen und Verunreinigungen der Folien, die durch das erneute Ab- und Aufrollen entstehen können, verhindert werden. Die Hochschule Landshut entwickelt dazu im Technologiezentrum Energie in Ruhstorf ein Funktionsmuster des neuen Trockenofens, das im Labor als Versuchsmodell das neue Verfahren simuliert. An ihm untersuchen die Projektpartner, wie durch bestimmte Druckprofile und Wärmeeintrag mittels gepulster IR-Strahler Wassermoleküle rasch aus dem Material entfernt und so die Feuchtigkeit schrittweise rausgezogen werden kann. Ziel ist es, nach kurzer Zeit eine 99,999-prozentige Trocknung zu erreichen. Die Simulation vorab diene dazu, die Auswirkung der Nachtrocknung auf das Trocknungsgut zu verstehen und den Prozess bezüglich Zeit- und Energieaufwand zu optimieren. Bis Mai 2020 haben die Projektpartner Zeit. Verläuft das Forschungsprojekt erfolgreich, kann die neue Technologie anschließend als Prototyp entwickelt werden und in die industrielle Anwendung gehen. Die Finanzierung des Projekts übernimmt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; die Gesamtsumme liegt dabei bei 790.000 Euro. www.haw-landshut.de TU Braunschweig, Battery LabFactory Braunschweig, Institut für Partikeltechnik KIT Sparsame LED-Straßenleuchten im Praxistest Eine neuartige, noch sparsamere LED- Straßenleuchte haben Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt. Indem sie die herkömmlichen Hochleistungsdioden durch eine spezielle Anordnung schwächerer LED ersetzten, konnten die Wissenschaftler den Stromverbrauch noch einmal um 20 Prozent senken. Das vermindert den CO 2 -Ausstoß und Kommunen könnten Millionen an Stromkosten sparen. Die Pfalzwerke Netz AG hat im Rheinland-Pfälzischen Maxdorf jetzt erstmals Straßenlaternen mit den neuen Leuchtköpfen ausgestattet. Michael Heidinger vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT hat eine Schaltung erdacht, die Alterung und Versagen einzelner Leuchtdioden abfängt. Eine größere Zahl von LED parallel zu schalten, sei schwierig, da der Ausfall einer einzelnen Diode zu einem Versagen des gesamten Systems oder Teilbereichs führe. Die Alternative, die LED in Reihe zu schalten, habe ebenfalls Nachteile, da hier mit steigender Zahl der Dioden sehr hohe Spannungen benötigt werden. Weil die als nicht lebensbedrohlich geltende Berührungsspannung bei 120 Volt liegt, konnten bislang nur bis zu 40 LED in einer Reihenschaltung verbaut werden. Jetzt ist es möglich, viele Leuchtpunkte kostengünstig auf einer Platine zu montieren. Dazu sind die Leuchten sicherer zu handhaben, da es Heidingers neues Schaltkonzept erlaubt, mit Spannungen von 20 Volt zu arbeiten, wo sonst über 120 Volt notwendig sind. Die Leuchten werden im Feldtest in Maxdorf nun eingehend erprobt. Auch andere Kommunen interessieren sich für die Technik. Die Serienfertigung wird vorbereitet. www.kcist.kit.edu 28 UmweltMagazin Juni 2019

Energie Bild: Hosemann, swa Drei Viertel dieses Häuserblocks in der Augsburger Marconistraße wird von der Exytron-Anlage versorgt. Erste Power-to-Gas-Anlage in einem alten Wohnblock Die weltweit erste dezentrale Power-to-Gas-Anlage in einem bestehenden Wohnblock ging in Augsburg in Betrieb. Überschüssiger regenerativer Strom wird hier in Erdgas umgewandelt und gespeichert. Dies löst eine große Herausforderung der Energiewende. Die Stadtwerke Augsburg (swa), die Wohnbaugruppe Augsburg (WBG) und das Rostocker Unternehmen Exytron haben in Augsburg in einem bestehenden Wohngebäude mit 70 Wohnungen eine dezentrale Power-to-Gas- Anlage in Betrieb genommen. Das Gebäude wird sich zukünftig weitgehend selbstständig mit Strom und Wärme versorgen. Und es zeigt quasi nebenbei noch einen Lösungsweg für eines der Hauptprobleme der Energiewende auf: Wie lassen sich die großen Strommengen speichern, die anfallen, wenn die Sonne scheint oder der Wind bläst und nicht so viel Strom benötigt wird? Strom wird zu Gas Power-to-Gas gilt schon länger als ein wichtiger Lösungsweg für die Speicherung von Solar- und Windstrom. Die Technologie ist nicht neu, ebenso wie die einzelnen Bausteine. Neu ist hingegen, diese Technik in ein Bestandsgebäude aus den 1970er Jahren einzubauen. Auf einem zunächst nach dem KfW Effizienzhaus 100-Standard sanierten Wohnblock aus dem Jahr 1974 mit knapp 5.400 m2 Wohnfläche wurde eine Photovoltaik-(PV)-Anlage auf dem Dach installiert. Der hier erzeugte grüne Strom wird bevorzugt direkt von den Mietern verbraucht. Überschussstrom wird genutzt, um mit einem Elektrolyseur in einer Powerto-Gas-Anlage Wasserstoff (H 2 ) zu erzeugen. Der Wasserstoff wird sodann umgehend in einem Katalysator mit Kohlendioxid (CO 2 ) zu synthetischem, regenerativem Erdgas (CH 4 ) umgewandelt. Der Strom aus der PV-Anlage als auch überschüssiger Strom aus dem Stromnetz lassen sich so kurzfristig und saisonal problemlos vor Ort in Erdgastanks speichern. Dass dies dezentral vor Ort in einer Wohnanlage möglich ist, ist das Besondere an dieser Anlage. In einem marktüblichen Blockheizkraftwerk, welches sich wie auch die Brennwertthermen, im Keller des Wohnhauses befindet, wird mit diesem regenerativ erzeugtem Erdgas Wärme und Strom erzeugt, wenn diese benötigt werden. „Das bringt auch den Vorteil, dass herkömmliche Erdgas-Technik genutzt werden kann“, so Karl-Heinz Viets, Projektleiter bei den Augsburger Stadtwerken. „Diese ist erprobt und verlässlich.“ Geschlossener Kreislauf Der Prozess, bei dem aus überschüssigem Strom Wasserstoff erzeugt wird, ist mit hohem Energieaufwand verbunden. Dadurch gilt die Technologie bislang nur bedingt als brauchbarer Baustein im jetzigen Stadium der Energiewende. In dem Augsburger Projekt wird die Energie durch Exytrons SmartEner- UmweltMagazin Juni 2019 29

Ausgabenübersicht