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Das Projektvorhaben "Energienetzmanagement dezentraler KWK‐Anlagen mit diversen Verbraucherstrukturen", das vom Innovationsfonds der badenova AG & Co KG von Mai 2012 bis Juli 2016 unter der Fördernummer 2012‐09 gefördert wurde kann aus Sicht des Projektnehmers Hochschule Offenburg und seiner Partner Stadt Offenburg und G. und M. Zapf Energie GbR mbH als sehr erfolgreich umgesetztes Fördervorhaben bezeichnet werden. Während der ca. vier Jahre Projektlaufzeit konnten mehrere Reallabore geschaffen werden, die an die Eigenschaften eines Subnetzes in einem Smart Grid sehr nah herangeführt wurden. Alle Objekte bzw. Netzstrukturen verfügen über typische Komponenten eines Microgrids mit Energiequellen, Speichern und Senken. Auch wurde die Trigeneration als Netzvariante mit Strom‐ Wärme und Kältebereitstellung aufgegriffen und für Verteilnetzmodelle der Niederspannungsebene beschrieben. Ausgehend von einem Mikronetzmodell für jede Energieart kann hinter jeder Trafostation eine beliebig komplexe Energieversorgungsstruktur aufgespannt werden.
The paper is addressing the needs of the universities regarding qualification of students as future R&D specialists in efficient techniques for successfully running innovation process. In comparison with the engineers, the students often demonstrate lower motivation in learning systematic inventive techniques, like for example TRIZ methodology, and prefer random brainstorming for idea generation. The quality of obtained solutions also depends on the level of completeness of the problem analysis, which is more complex and time consuming in the case of interdisciplinary systems. The paper briefly describes one-semester-course of 60 hours in new product development with the Advanced Innovation Design Approach and TRIZ methodology, in which a typical industrial innovation process for one selected interdisciplinary mechatronic product is modelled.
One of the practical bottlenecks associated with commercialization of lithium-air cells is the choice of an appropriate electrolyte that provides the required combination of cell performance, cyclability and safety. With the help of a two-dimensional multiphysics model, we attempt to narrow down the electrolyte choice by providing insights into the effect of the transport properties of electrolyte, electrode saturation (flooded versus gas diffusion), and electrode thickness on a single discharge performance of a lithium-air button cell cathode for five different electrolytes including water, ionic liquid, carbonate, ether, and sulfoxide. The 2D distribution of local current density and concentrations of electrochemically active species (O2 and Li+) in the cathode is also discussed w.r.t electrode saturation. Furthermore, the efficacy of species transport in the cathode is quantified by introducing two parameters, firstly, a transport efficiency that gives local insight into the distribution of mass transfer losses, and secondly, an active electrode volume that gives global insight into the cathode volume utilization at different current densities. A detailed discussion is presented toward understanding the design-induced performance limitations in a Li-air button cell prototype.
Lithium-ion batteries show a complex thermo-electrochemical performance and aging behavior. This paper presents a modeling and simulation framework that is able to describe both multi-scale heat and mass transport and complex electrochemical reaction mechanisms. The transport model is based on a 1D + 1D + 1D (pseudo-3D or P3D) multi-scale approach for intra-particle lithium diffusion, electrode-pair mass and charge transport, and cell-level heat transport, coupled via boundary conditions and homogenization approaches. The electrochemistry model is based on the use of the open-source chemical kinetics code CANTERA, allowing flexible multi-phase electrochemistry to describe both main and side reactions such as SEI formation. A model of gas-phase pressure buildup inside the cell upon aging is added. We parameterize the model to reflect the performance and aging behavior of a lithium iron phosphate (LiFePO4, LFP)/graphite (LiC6) 26650 battery cell. Performance (0.1–10 C discharge/charge at 25, 40 and 60°C) and calendaric aging experimental data (500 days at 30°C and 45°C and different SOC) from literature can be successfully reproduced. The predicted internal cell states (concentrations, potential, temperature, pressure, internal resistances) are shown and discussed. The model is able to capture the nonlinear feedback between performance, aging, and temperature.
Für den Einsatz im Maschinen- und Fahrzeugbau soll eine neuartige Metall-Kohlenstoff-Verbundbeschichtung entwickelt werden, in der die positiven Eigenschaften der Komponenten Molybdän, Wolfram und Kohlenstoff hinsichtlich von Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit kombiniert werden sollen. Das Schichtsystem Mo-W-C wird im Verfahren des reaktiven Magnetron-Sputterns hergestellt. In insgesamt 28 Chargen werden systematisch die Prozessparameter Sputtergasfluss (Argon), Prozessgasfluss (C2H2), Kathodenleistungsverteilung (insgesamt konstant, variierte Aufteilung auf die zwei Metalltargets aus Mo und W), Bias-Spannung und Bias-Strom variiert. Anhand der Untersuchungen zu Zusammensetzung, Verschleißeigenschaften, Härte, E-Modul, Struktur und Haftung der Beschichtung mittels mechanischer, optischer und chemischer Prüfverfahren sollen die Einflüsse der Prozessparameter ermittelt werden. Durch vergleichendes Gegenüberstellen wird gezeigt, dass besonders gute Resultate hinsichtlich Härte, E-Modul und Haftung bei den niedrigsten eingestellten Werten für Bias-Spannung (100 V), Bias-Strom (2 A) und C2H2-Gasfluss (30 sccm) sowie dem höchsten eingestellten Argon-Gasfluss (55 sccm) erzielt werden. Gute Verschleißraten werden grundsätzlich bei einer Bias-Spannung von 200 V, einem Bias-Strom von 3 A und einem Argon-Gasfluss von 55 sccm erzielt. Die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Daten stellen die Grundlage für weitere Untersuchungen dar, die das Ziel verfolgen, eine ideale Parameterauswahl für das Schichtsystem Mo-W-C im reaktiven Magnetron-Sputterprozess zu entwickeln.
Eine zentrale Frage der Arbeit ist, wie sich die Änderungen der Probengeometrien, in Abhängigkeit der Versuchs- und Regelparameter, auf die Messergebnisse auswirken. Ziel ist es, Referenzlösungen für eine optimale und reproduzierbare Versuchsdurchführung zu erstellen. Gegebenenfalls muss dabei von der Norm ISO 37 abgewichen werden. Des Weiteren wird die optische Dehnungsmessung untersucht und auf die Versuche angepasst.
Die vorliegende Bachelorthesis befasst sich mit der Konstruktion einer Schweißvorrichtung mit automatischem Brennervorschub zu dem anlassfarbenfreien Schweißen einer Ecknaht in verschiedenen Längen und dem damit verbundenen Wolfram-Intergas-Schweißen und Formieren. Ziel des ersten Teiles dieser Bachelorthesis ist es, die benötigten Funktionsgruppen und deren Aufgaben festzulegen. Aus den daraus gewonnenen Informationen werden verschiede Konzepte erarbeitet. Diese werden bezüglich ihrer Funktionserfüllung und Einsetzbarkeit beurteilt. Anhand dieser Bewertung werden die besten Konzepte ausgewählt. Im zweiten Teil dieser Bachelorthesis werden diese dann ausgearbeitet und mit den für die Gesamtfunktion erforderlichen Bauteilen zusammengefügt. Die Ausarbeitung bezieht sich sowohl auf die Funktionserfüllung als auch auf die Anbindung an weitere Bauteile.