Forschungsbereich Energie

Helmholtz Virtual Institute Gasification Technology (HVIGasTech)

Karlsruher Institut für Technologie

Beteiligte Partner: KIT, FZJ, DLR, TH Aachen, TU Clausthal, Paul Scherrer Institut, Energy research Center of Netherlands
Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Thomas Kolb, KIT
Laufzeit: Okt. 2011 bis Sept. 2016

Das virtuelle Helmholtz-Institut für Vergasungstechnik konzentriert sich auf die Modellierung des Vergasungsprozesses von festen/flüssigen Brennstoffen im Flugstromvergaser. Hierfür werden die Expertisen vom KIT und seinen Partner im Bereich der thermo-chemischen Brennstoffumwandlung unter hohem Druck gebündelt. Ziel des virtuellen Instituts ist die Entwicklung eines wissensbasierten Simulationswerkzeugs zur Auslegung und zum Scale-up von technischen Flugstromvergasern für eine große Bandbreite von Einsatzstoffen und Produkten (chemische Produkte, chemische Energieträger, Strom und Wärme). Die Hochdruck-Flugstromvergasung ist eine wichtige Technologie für eine effiziente Energieumwandlung.

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SolarSynGas

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Beteiligte Partner: DLR, KIT, TU Clausthal, ETH Zürich (Schweiz)
Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Robert Pitz-Paal, DLR
Laufzeit: Okt. 2012 bis Sep. 2017

Das Virtuelle-Institut SolarSynGas verfolgt das langfristige Ziel, Brennstoffe mittels Synthesegasherstellung aus erneuerbaren Rohstoffen und Energiequellen über eine thermochemische Route effizient und wirtschaftlich herzustellen. Die beteiligten Arbeitsgruppen aus dem Bereich der Solar- und Werkstoffforschung verfügen über die notwendige Kompetenz, um die erforderlichen Grundlagen und Technologien zur Erzeugung regenerativer Brennstoffe zu erarbeiten. Grundlegende experimentelle Untersuchungen sollen zu einem detaillierten Verständnis der Mechanismen von Gas-Feststoff Reaktionen, Transportprozessen und der den energetischen Wirkungsgrad bestimmenden Eigenschaften des Systems führen. So werden effiziente und praktikable Wege zur solaren thermochemischen Produktion organischer Wertstoffe, insbesondere Brennstoffe, identifiziert und – darauf aufbauend – geeignete Solarreaktoren und Solarprozesse entwickelt und getestet. Das Konsortium aus Solarforschung und Werkstoffforschung des DLR und den drei Universitäten KIT, TU Clausthal und ETH Zürich besitzt herausragende multi-disziplinäre Kenntnisse in Materialsynthese, Charakterisierung und Optimierung von Redoxsystemen, experimenteller Analyse von atomaren Transportprozessen in Festkörpern als auch der Kopplung von endothermen Redoxreaktionen mit konzentrierter Solarstrahlung in innovativen Reaktorkonzepten.

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Microstructure control for thin-film solar cells

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Beteiligte Partner: HZB, TU Berlin, FU Berlin, TU Darmstadt, University of Oxford (UK), ETH Zürich (Schweiz), SuperStem (UK)
Sprecher: Prof. Dr. Susan Schorr, HZB
Laufzeit: Nov. 2012 bis Okt. 2017

Photovoltaische Bauelemente, die zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität betrieben werden, sind in kurzer Zeit zu einer der wichtigsten „sauberen“ Energiequellen geworden. Die Optimierung von Dünnschichtsolarzellen für eine solche Anwendung bestand in Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht.

Plasma Dynamical Processes and Turbulence Studies using Advanced Microwave Diagnostics

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

Beteiligte Partner: IPP, Forschungszentrum Jülich, Universität Stuttgart, TU München, Ecole Polytechnique Palaiseau (Frankreich), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Schweiz)
Sprecher: Prof. Dr. Ulrich Stroth, IPP
Laufzeit: Nov. 2012 bis Apr. 2017

Das Virtuelle-Institut positioniert sich strategisch zentral zwischen grundlegender Forschung auf dem Gebiet der Plasmadynamik mit Relevanz für ein breites Themengebiet, der gezielten Erforschung von Turbulenz in Fusionsplasmen sowie der Entwicklung neuartiger Mikrowellendiagnostiken. Durch das Virtuelle-Institut kann es gelingen, mit Partnern aus unterschiedlichen Disziplinen, aus Universitäten und Forschungsinstituten, ein international herausragendes Kompetenzzentrum für Mikrowellentechnologie sowie deren Anwendung und Interpretation in der Plasmaphysik zu gründen. In den letzten Jahren sind fruchtbare Zusammenarbeiten auf theoretischem Gebiet entstanden, in denen Simulationsprogramme aus der Fusionsforschung zur Beschreibung astrophysikalischer Probleme zum Einsatz kommen. Die experimentelle Überprüfung der verwendeten Modelle ist an den Hochtemperaturplasmen in existierenden Fusionsexperimenten möglich, und soll durch das Virtuelle-Institut intensiviert werden. Expertise in Anwendung der Komponenten sowie in der Auswertung und Interpretation der gewonnenen Daten bringen die beteiligten nationalen und internationalen Partner mit. Ein wichtiger Nebeneffekt ist also, dass durch dieses Virtuelle Institut neuartige Mikrowelleninstrumente und Messkonzepte für die Bedürfnisse zukünftiger Fusionsanlagen entwickelt werden können.

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    • Referent Impuls- und Vernetzungsfonds:Forschungsverbünde und strategische Partnerschaften
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