Integrierte Energie- und Ressourceneffizienz

Gemeinschaftsstand der TU Wien auf der Hannover Messe 2016 | 25. bis 29. April 2016 | Halle 27, Stand L71

Messeneuheiten!

Die meisten Exponate werden erstmals einer breiten Öffentlichkeit präsentiert.

Kontakt: Dipl.-Ing. Peter Heimerl​​​​​​​

Übersicht

Energieversorgung

• LINK – sichere Integration von dezentralen Energieerzeugern und Haushalts-Anlagen in den Betrieb von Stromversorgungssystemen
• Nutzung bestehender Gasnetze für den Transport von Wasserstoff
• Power-to-Gas für flexible Energiespeicherung
• Neue, kostengünstige Bauweise für Türme von Windenergieanlagen
• Heliofloat - neuartige schwimmende Plattformen für Solarenergienutzung, Entsalzung und weitere Nutzungen

Maschinen- und Anlagenbau

• Sensorlose Magnetlager – für höchste Dynamik bei geringen Systemkosten
• Sensorlose Regelung für Reluktanz- und Permanentmagnet-Synchronmotoren

Materialverarbeitung

• Inline- Qualitätskontrolle für Beschichtungsprozesse
• Pulverspritzguss von Aluminiumlegierungen
• REProMag Ressourceneffiziente Produktion von Selten-Erd-Magneten
• Polymere für hochpräzise und hochfeste Produkte aus 3D-Druck

Energieversorgung

LINK – sichere Integration von dezentralen Energieerzeugern und Haushalts-Anlagen in den Betrieb von Stromversorgungssystemen

• Erstmals aktive Einbindung von dezentraler Erzeugung (Photovoltaik, Wind, Wasser) sowie von Speicheroptionen in breitem Maßstab in den Betrieb von Stromnetzen  – von Kleinkraftwerken bis Haushaltsebene
• Erstmalige Möglichkeit, alle Endverbraucher flexibel in den Betrieb des Stromversorgungsnetzes einzubeziehen
• Gewährleistung eines sicheren, zuverlässigen und nachhaltigen Betriebs des Stromnetzes im Normalzustand sowie in Notfällen
• Drastische Reduktion der auszutauschenden Daten vermeidet enormer IKT-Herausforderungen
• Einhaltung von strengen Anforderungen an den Datenschutz

Innovationsgrad:

• Einzigartige Betriebsarchitektur, um die hohen Ansprüche an Smart Grids zur Gänze zu erfüllen
• Erstmals vollständige Nutzung der physikalischen Möglichkeiten von Stromnetzen  für die Bedürfnisse des liberalisierten Strommarktes

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Betreiber von Hochspannungsnetzen (TSOs) sowie Mittel- und Niedrigspannungsnetzen (DSOs)
• Hersteller von energietechnischen Komponenten und Reglern sowie Management Systemen für Stromversorgungsnetze
• Eine „Energiewende“ benötigt für ihre Stromnetze eine Betriebsarchitektur, wie sie derzeit nur LINK bietet.

Nutzung bestehender Gasnetze für den Transport von Wasserstoff

• Neuartiger, energieeffizienter und kostengünstiger Transport von Wasserstoff (H2) aus erneuerbaren Energien zu Verbrauchern
• H2-On-Demand in Brennstoffzellenqualität aus dem Erdgasnetz
• Simple Einspeisung und hochreine Auskoppelung
• Für die Belieferung von Wasserstoff-Tankstellen ohne Erdgasreformierung
• Funktionsfähig ab 1% Wasserstoff im betreffenden Abschnitt des Erdgasnetzes
• Wichtiger Beitrag für die H2-Mobilität

Innovationsgrad:

• Erste höchst energieeffiziente Versorgung dezentraler Verbraucher von Elektrolyse-Wasserstoff aus erneuerbaren Stromüberschüssen – flexibel und sicher

Zielgruppen:

• Betreiber von Erdgasnetzen
• Betreiber von Wasserstoff-Elektrolyse
• Betreiber von Tankstellen oder stationären Brennstoffzellen

Power-to-Gas für flexible Energiespeicherung

• Verdopplung der einspeisbaren Biomethanmenge einer Biogasanlage durch Methanisierung des CO2 aus dem Biogas mit erneuerbarem Wasserstoff
• Duale Nutzung der Membran-Aufbereitungsanlage für Biogas oder Gas aus der Methanisierung
• Kostengünstiger Retrofit und flexible Zusatznutzung von Biogas-Standorten mit bestehenden Membran-Aufbereitungsanlagen zur Biomethan-Netzeinspeisung durch Power-to-Gas Energiespeicher
• Einfache, einstufige Methanisierung ohne Vorabtrennung des Methan – vereinfachte Prozesskette mit bis zu 25% niedrigeren Investitionskosten
• Ökonomischer Wärmehaushalt – wertvolle Prozesswärme auf hohem Temperaturniveau aus der Methanisierung
• Flexibilität für eine lastabhängige Methanisierung durch Zwischenspeicherung von CO2
• Einhaltung strenger EU-Normen für die Produktion von Biomethan und anderen länderspezifischen Gasqualitäten – bis zu 99,5% Methan
• Problemfreies Einhalten von Grenzwerten für Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid gemäß regionaler Einspeiserichtlinien

Innovationsgrad:

• Erstes Konzept dieser Art
• Erfolgreiche Praxistests in Pilotanlagen

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Betreiber von Biogasanlagen
• Stromproduzenten und Netzbetreiber, die nach Möglichkeiten der flexiblen Speicherung von Überschussstrom suchen
• Planer und Anlagenbauer

Neue, kostengünstige Bauweise für Türme von Windenergieanlagen

• Neuartige, materialsparende Bauweise für hohe Betontürme
  • Wirtschaftlich überlegene Ausführung für Windenergieanlagen mit einer Nabenhöhe ab 100 m
  • Hohe Turbinenanordnung macht auch Waldstandorte und windschwache Regionen attraktiv
• Einsatz von Halbfertigteilen (Doppelwänden)
  • Kurze Bauzeit, hoher Vorfertigungsgrad, qualitativ hochwertige Bauteile, leicht beherrschbare Technologie
  • Kombination der Vorteile von Fertigteil- und Ortbetonbauweise –schnelle Errichtung und hohe Tragfähigkeit
• Variable Geometrien realisierbar
  • Turmwandneigungen veränderlich über die Höhe herstellbar
  • Unterschiedliche polygonale Turmquerschnitte möglich
• Ideal für schwingungs- und ermüdungsbeanspruchte Bauwerke
• Beständig gegenüber Umwelteinflüssen
• Besonders vorteilhaft bei schwer zugänglichen Errichtungsorten

Innovationsgrad:

• Erstmaliger Einsatz von Halbfertigteilen im Turmbau

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Hersteller und Betreiber von Windenergieanlagen
• Bauunternehmen – anwendbar für beliebige Turmbauten

Heliofloat - neuartige schwimmende Plattformen für Solarenergienutzung, Entsalzung und weitere Nutzungen

• Plattformen über dem Wasser - stabil, schlank, modular
• Kosteneffizient
• leicht
• selbststabilisierend – bei beliebig hohem Seegang
• Einsatz herkömmlicher Materialien
• Verschiedenste Geometrien realisisierbar, ab einer Größe von etwa 100 x 100 m
• neue Perspektiven für Energie- und Wasserwirtschaft, Solarparks, Meerwasserentsalzung, Wohnen

Innovationsgrad:

• völlig neuartiges Konzept, basierend auf detaillierten strömungs- und festigkeitsmechanischen Berechnungen sowie auf erfolgreichen Laborversuchen
• erstmalige Messepräsentation

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Photovoltaik und Solarkollektoren
• Meerwasserentsalzung
• Sport- und Freizeitanlagen
• Beliebige Nutzungen „über dem Wasser“

Maschinen- und Anlagenbau

Sensorlose Magnetlager – für höchste Dynamik bei geringen Systemkosten

• Wartungsfreiheit
• Wegfall von fehleranfälliger Sensorik
• Reduzierung der Baugröße durch Wegfall des Sensorraumbedarfs
• Indirekte Bestimmung der Position bzw. Exzentrizität aus Strominformationen
• Keine Lagerreibungsverluste, keine Schmiermittel nötig
• Unwucht kann beobachtet und kompensiert werden
• Drehzahlgrenze nur durch mechanische Limits vorgegeben
• Ersatz für Wälzlager bei hohen Drehzahlen – Erschließung neuer Anwendungen
• Testserien im Labor an der TU Wien haben bewiesen: auch bei mechanisch schwierigen Systemen – mit kritischen Resonanzen, Unwucht etc. – gleiche Regelqualität wie sensorbasierte Systeme

Innovationsgrad:

• Weltweit einzigartiges System

Anwendungsfälle bzw. Zielgruppen:

• Höchstdrehzahlantriebe, Spindelantriebe, Strömungsmaschinen, Antriebe im Vakuum

Sensorlose Regelung für Reluktanz- und Permanentmagnet-Synchronmotoren

• Für Antriebe mit höchsten Effizienzansprüchen (IE4) ohne mechanische Geber – wie z.B. Rotorlagegeber und Tachogeneratoren
• Volles Drehmoment auch im Stillstand
• Hochdynamische Drehzahl- und Drehmomentregelungen
• Kein außer Tritt Fallen, keine bleibenden Winkelfehler– auch nicht bei Überlast oder geringen Drehzahlen
• Kein Rotorlagegeber – Reduktion des Bauraums, der Sensorkabel und Steckverbindungen
• Für sicherheitskritische Anwendungen als quasi-redundante Positions- und Drehzahlbestimmung geeignet

Innovationsgrad:

• Erstmals hocheffiziente, synchron laufende Antriebe zu günstigen Systemkosten – ein Ersatz für einfache Lösungen mit Asynchronmotoren
• Mit Reluktanzmotoren: keine Seltenerdmetalle, kein Magnetfeld im stromlosen Zustand – vorteilhaft für spezielle Funktionen, wie z.B. Magnetlagerung
• Antriebe höchster Zuverlässigkeit – bereits erfolgreich im Serieneinsatz z.B. für Medizin- oder Luftfahrtanwendungen!

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Antriebe für Industrie, Mobilität und Konsumgüter – von wenigen Watt bis in den Megawatt-Bereich
• Höchste Energieeffizienz (IE4) und Zuverlässigkeit – auch für schwierige Umgebungsbedingungen

Materialverarbeitung

Inline- Qualitätskontrolle für Beschichtungsprozesse

• Erste kompakte und einfache Lösung für berührungslose und flächige Erfassung der Schichtdickenverteilung in Echtzeit
• Z.B. für R2R, PVD, CVD, Sprühen, Pulverbeschichten etc.
• Für Schichtdicken von Nanometer (nm) bis Mikrometer (µm)
• Geeignet für transparente und semi-transparente Beschichtungsmaterialien
• Auch auf flexiblen, transparenten und doppelbrechenden Materialien, wie z.B. Kunststofffolien
• Erhöhte Energie- und Ressourceneffizienz durch Vermeidung von Ausschuss sowie Reduktion der Schichtdicke

Innovationsgrad:

• Weltweit einzigartig einfaches, kompaktes und energieeffizientes (mW) System, das in Echtzeit Schichtdickenverteilungen in 2D liefert
• Robustes Messprinzip und kostengünstige Komponenten ermöglichen ausgezeichnetes Preis-Leistungsverhältnis

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle sind:

• Hersteller von Photovoltaik, Batterien, Brennstoffzellen, Bioreaktoren (z.B. Wasserstoff-Produktion) etc.
• Produzenten von Beleuchtung (LEDs, OLEDs), Displays, gedruckte Elektronik, Sensor- und Messtechnik (z.B. Dünnschicht-DMS), Diagnostik (z.B. lab-on-chip), Maschinenbau (Härtung, Rheologie), Biologie, Medizin, Pharmazie (z.B. keimtötende Beschichtungen), Chemie- und Kunststofftechnik etc.
• Online Qualitätskontrolle in Echtzeit, die Produktion mit Fehlerquote 0 ermöglicht

Pulverspritzguss von Aluminiumlegierungen

• Erstmalig Bauteile aus Aluminiumlegierungen im Pulverspritzguss (MIM – Metal Injection Moulding)
• Materialeinsparung und damit Gewichtsreduktion von bis zu über  50%
• Komplexe Geometrien nun auch für Großserien aus Al-Legierungen
• 3D-Design mit Optimierung der Konstruktion bei Beibehaltung der Funktionalität – im Vergleich zur konventionellen Fertigung durch Zerspanung
• Funktionalitäten, die derzeit nur gefügt oder aus Kostengründen gar nicht realisierbar sind
• Größere Bauteile als derzeit im MIM üblich – aufgrund der relativ kostengünstigen Ausgangspulver

Innovationsgrad:

• Weltweit erstmalig können Al-Legierungen im Pulverspritzguss (MIM) eingesetzt werden

Zielgruppen:

• Hersteller oder Verwender von Al-Kleinteilen
• Leichtbau - Automobil, Uhren, Werkzeugmaschinen, Gehäuse, Luft- und Raumfahrt etc.

REProMag Ressourceneffiziente Produktion von Selten-Erd-Magneten

• Erstmalig Bauteile aus recyclierten Selten-Erd-Magneten mit komplexen Geometrien durch Pulverspritzguss (MIM – Metal Injection Moulding) und 3D-Druck im Magnetfeld
• Verwendung von recyclierten Selten-Erd-Metallen für nachhaltige Pulver und Feedstockproduktion
• Vermeidung von Nachbearbeitungsschritten kombiniert mit innovativen anti-Korrosion-Schutzschichten
• Abfallfreie Produktion durch 100% Recyclingquote
• Reduktion der Rohmaterialkosten um 30-40% während der Produktion
• 30% Energieeinsparung während der Produktion durch Vermeidung von energieintensiven Nachbearbeitungsschritten
• Erhöhung des magnetischen Energieproduktes um 10-40% durch komplexe 3D Strukturen in miniaturisierten Anwendungen

Innovationsgrad:

• Herstellung komplexer Seltenerd-Magneten in Großserien durch MIM im Magnetfeld
• Herstellung von Kleinserien durch 3D-Druckverfahren im Magnetfeld
• Vermeidung von teuren und umweltschädlichen Schleifprozessen durch Net-Shape Verfahren

Zielgruppen sind:

• Verwender von NdFeB-Magneten in Miniaturanwendungen (Elektronik, Automobil,…)

REProMag wird im Rahmen von “Horizon 2020” der Europäischen Union im Projekt Nr. 636881 gefördert und gemeinsam mit 13 Partnern umgesetzt.

Polymere für hochpräzise und hochfeste Produkte aus 3D-Druck

• Erstmals komplexeste Geometrien mit besten Qualitäten herstellbar
• Ausgezeichnete Oberflächengüte, mechanische Eigenschaften und thermische Beständigkeit
• Erster 3D-Druck in Qualität von Polymer-Spritzguss
• Neuartiges Polymermaterial für technische Anwendungen
• Erstmalige Anwendung von Materialrecycling im lithographiebasierten 3D Druck
• Erhöhung der Materialeffizienz um bis zu 75 % gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren und um bis zu 25 % gegenüber heute üblichen 3D Druckverfahren
• Reduktion des Energieverbrauches um bis zu 35 % gegenüber den heute üblichen 3D-Druckverfahren

Innovationsgrad:

• Erstmalige öffentliche Präsentation von 3D-gedruckten Produkten in Spritzgussqualität

Zielgruppen bzw. Anwendungsfälle:

• Kunststofftechnik, Automobil-, Elektroindustrie, Konsumgüter, Maschinenbau, Modellbau etc.

Diese Forschung an der TU Wien wurde gefördert im Rahmen des Projektes Nr. 633192 gefördert von „Horizon 2020“ der Europäischen Union.

Impressionen von der Hannover Messe 2016

Kontaktdaten

Nähre Information zum Auftritt der TU Wien bei der Hannover Messe:

Dipl.-Ing. Peter Heimerl  
TU Wien – Forschungsmarketing
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