18.04.2011

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Umweltfreundliche Energiekonzepte, die sich rechnen

Das Fraunhofer IKTS präsentiert auf vier verschiedenen Ständen der Hannover Messe 2011 intelligente, saubere und preiswerte Energiekonzepte

Stroh als Nebenprodukt der Getreide-, Mais- und Rapsproduktion fällt jährlich europaweit in Größenordnungen an und wird gegenwärtig energetisch nur unzureichend genutzt. Wissenschaftlern des Fraunhofer IKTS ist es gelungen, mit Hilfe eines thermomechanischen Extrusionsverfahrens eine erhebliche Steigerung der spezifischen Methanausbeute um bis zu 30 Prozent zu erzielen. Für die effiziente Verstromung des erzeugten Biogases sorgt ein eigens entwickeltes Brennstoffzellensystem, welches aus einem Reformer, einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle und einem Nachbrenner aus porösem Keramikschaum besteht. Diese erstmalig am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand der Allianz Energie präsentierte Technologie soll in einem regenerativen Energiemix der Zukunft für die Grundlast im Netz sorgen.

Die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien werden maßgeblich durch die eingesetzten Elektrodenmaterialien bestimmt. Da Anode und Kathode die eigentlichen Energiespeicher sind, können sie nicht beliebig miniaturisiert, jedoch leistungsfähiger und kostengünstiger gestaltet werden. Dies ist der Ansatzpunkt für die Wissenschaftler des Fraunhofer IKTS. Neue Kathodenmaterialien sowie hochleistungsfähige Verfahren zur Pulversynthese, Suspensionsaufbereitung und -abscheidung sollen künftig helfen, Leistungs- und Energiedichten der Batterien signifikant zu erhöhen. Basierend auf dem Know-how für elektrochemische Energiesysteme werden darüber hinaus in Kooperation mit der Industrie Materialien und Batterien getestet sowie an Batteriemanagementsystemen gearbeitet. Auf dem Gemeinschaftsstand der Brennstoffzellen Initiative Sachsen e.V. präsentiert das Fraunhofer IKTS neue Werkstoff- und Technologiekonzepte zur Herstellung preiswerter und hocheffizienter Lithium-Ionen-Batteriezellen.

Moderne, umweltfreundliche Verbrennungsmotorkonzepte für Straßenfahrzeuge stellen steigende Anforderungen an die Temperaturfestigkeit der Komponenten im Brennraum und im Abgasstrang. Gleichzeitig wächst die Komplexität der Abgasnachbehandlung auch in kleineren, preissensiblen Fahrzeugklassen, zum Beispiel durch zusätzliche Katalysatoren und Rußpartikelfilter. Effizienzsteigernde Maßnahmen wie die Rückgewinnung thermischer Restenergie sind notwendig, um künftig die CO2-Einsparziele zu erreichen. Bei all diesen Aspekten darf die Kostenseite jedoch nicht vernachlässigt werden. Neue keramische Material- und Fertigungskonzepte des Fraunhofer IKTS lösen diesen Zielkonflikt zwischen hoher Temperaturbelastung, geringem Gewicht, Effizienz und Fertigungskosten in modernen Brennräumen und Abgassystemen. Der »Gläserne Abgasstrang« – präsentiert im Treffpunkt Keramik – zeigt hierfür intelligente Lösungsansätze.

Trotz des geplanten Ausbaus der regenerativen Energien wird mittelfristig noch ein erheblicher Teil des Strombedarfs durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe gedeckt werden müssen. Dabei wird Kohlendioxid als maßgebliches Treibhausgas freigesetzt. Die Entwicklung neuer, keramischer Membranen für den Einsatz an verschiedenen Stellen im Kraftwerk führt zu einem reinen CO2-Abgasstrom, der durch Sequestrierung unschädlich gemacht werden kann. Auf dem Gemeinschaftsstand der Landesentwicklungsgesellschaft Thüringen werden weitere Nutzungskonzepte für keramische Membranen vorgestellt wie beispielsweise zur mobilen Sauerstofferzeugung für die Medizintechnik und den wissenschaftlichen Gerätebau.

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