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Kategorien-Archiv: 1- News

Silber-Nanodraht senkt Kosten für organische Solarzellen

19 Samstag Okt 2013

Posted by ADFT in 1- News, 3- Energie (News)

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Solarzellen

14.05.2013 12:31

Blandina Mangelkramer Kommunikation und Presse

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Wie lassen sich organische Solarzellen lichtdurchlässig herstellen und das ganz ohne den teuren Rohstoff Indium – dieser Frage sind Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) nachgegangen und haben die Antwort in feinsten Silberdrähten gefunden. Sie haben die bisher üblichen Elektroden aus Indiumzinnoxid (ITO) durch Silber-Nanodrähte ersetzt, welche vor allem mit geringeren Kosten für Material und Verarbeitung punkten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jüngst in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials (1).

Organische Solarzellen unterscheiden sich deutlich von gewöhnlichen Siliziumzellen, die aus Freilandanlagen oder von Hausdächern bekannt sind. Die für den Photoeffekt verantwortlichen Schichten bestehen bei organischer Photovoltaik aus rein synthetisch hergestellten Materialien, speziellen Polymeren und Fullerenen. Mit dem synthetischen Material verbinden sich viele Vorteile: Die Solarzellen sind dünn wie Klarsichthüllen und biegsam. Sie können lichtdurchlässig und in verschiedenen Farben hergestellt werden. Durch diese Besonderheiten eignen sie sich – anders als kristalline Solarzellen – auch für den Einsatz in Textilien und als Gestaltungselemente in der Architektur, beispielsweise an Fassaden oder in Fenstern.

Organische Solarzellen unterscheiden sich deutlich von gewöhnlichen Siliziumzellen, die aus Freilandanlagen oder von Hausdächern bekannt sind. Die für den Photoeffekt verantwortlichen Schichten bestehen bei organischer Photovoltaik aus rein synthetisch hergestellten Materialien, speziellen Polymeren und Fullerenen. Mit dem synthetischen Material verbinden sich viele Vorteile: Die Solarzellen sind dünn wie Klarsichthüllen und biegsam. Sie können lichtdurchlässig und in verschiedenen Farben hergestellt werden. Durch diese Besonderheiten eignen sie sich – anders als kristalline Solarzellen – auch für den Einsatz in Textilien und als Gestaltungselemente in der Architektur, beispielsweise an Fassaden oder in Fenstern.

Dem FAU-Wissenschaftler Fei Guo gelang es nun, ITO durch feinste Silberdrähte als Elektroden zu ersetzen. Guo ist Mitglied der Forschergruppe, die von Prof. Dr. Christoph Brabec, Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Werkstoffe der Elektronik und Energietechnik), koordiniert und von den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Marcus Halik, Prof. Dr. Dirk Guldi und Prof. Dr. Erdmann Spiecker unterstützt wird. Die Forscher spannten ein Drahtnetz mit einer Dicke im Nanometerbereich über die photoaktive Schicht der Solarzellen: elektrisch leitfähig und gleichzeitig grobmaschig genug, um genügend Licht in die Zelle und durch sie hindurch zu lassen. Die Tests an Referenzzellen ergaben, dass diese neue Variante bezüglich ihrer Leistung gleichauf liegt mit den konventionell hergestellten organischen Solarzellen. Mit 63 Prozent Füllfaktor – einer der Indikatoren für die Effizienz von Solarzellen – erreichten die Forscher sogar den höchsten bisher dokumentieren Wert für organische Solarzellen, die in einem reinen Druckverfahren hergestellt wurden. Bei mehr als 50 hergestellten weiteren Zellen bewegte sich der Füllfaktor mit 58 bis 62 Prozent nur geringfügig darunter.

Neben ähnlicher Leistungsfähigkeit bietet das neue Material jedoch deutliche Vorzüge: Silber-Nanodraht ist wesentlich günstiger als ITO und auch die Produktion wird kostengünstiger und weniger energieintensiv: Semitransparente Solarzellen können nun komplett im Druckverfahren produziert werden. Die einzelnen Komponenten sind dabei in Flüssigkeit gelöst und werden als Tinte auf eine dünne Plastikfolie nacheinander aufgedruckt und getrocknet. Der Vakuumprozess entfällt. Auf vergleichsweise einfache Weise können so riesige Solarbögen hergestellt werden.

Die jetzt vorgelegten Forschungsergebnisse sind darüber hinaus relevant für organische LEDs, die derzeit unter anderem als Beleuchtung von Handydisplays dienen, sowie für intransparente organische Solarzellen. Laptopnutzer könnten ihr Gerät in Zukunft zum Beispiel direkt über die Notebooktasche laden, in deren Stoff eine solche intransparente Solarzelle eingenäht ist. Auch hier zeigen die Silber-Nanodraht-Elektroden potenzielle Stärken: Sie sind deutlich biegsamer als ITO-Elektroden, welche bei starker Beanspruchung leichter brechen.

Die Arbeit entstand im Rahmen des Exzellenzclusters Engineering of Advanced Materials (EAM), der eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und der praktischen Anwendung schlägt. Die FAU-Wissenschaftler zeigen mit ihren Ergebnissen Einsparpotenziale auf, die die Technik für neue Massenmärkte attraktiv macht. Langfristig könnten sie damit sogar der konventionellen Photovoltaik auf Hausdächern oder im Freiland Konkurrenz machen.

1) Advanced Energy Materials (2013)/doi: 10.1002/aenm.201300100

Weitere Informationen für die Medien:
Prof. Dr. Christoph Brabec
Tel.: 09131/85-25426
christoph.brabec@ww.uni-erlangen.de

Hochpräzise Nanostrukturierung mit Ultraschall: Neues Verfahren zur Erzeugung poröser Metalle

07 Montag Mrz 2011

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Christian Wißler
Forschungsmarketing

Universität Bayreuth

03.03.2011 11:50
Metallpartikel reagieren sehr unterschiedlich auf die Behandlung mit Ultraschall. Metalle wie Zink (Zn), die einen geringen Schmelzpunkt (Melting Point = MP) haben, werden vollständig oxidiert. Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt wie Nickel (Ni) und Titan (Ti) reagieren hingegen mit einer Modifikation ihrer Oberflächen. Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) entwickeln eine mesoporöse Struktur. Edelmetalle widersetzen sich einer derartigen Behandlung mit Ultraschall, weil ihre Neigung zur Oxidation äußerst gering ist. Die Schmelzpunkte der Metalle sind in der Grafik jeweils in Grad Kelvin (K) angegeben.
Metallpartikel reagieren sehr unterschiedlich auf die Behandlung mit Ultraschall. Metalle wie Zink (Zn), die einen geringen Schmelzpunkt (Melting Point = MP) haben, werden vollständig oxidiert. Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt wie Nickel (Ni) und Titan (Ti) reagieren hingegen mit einer Modifikation ihrer Oberflächen. Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) entwickeln eine mesoporöse Struktur. Edelmetalle widersetzen sich einer derartigen Behandlung mit Ultraschall, weil ihre Neigung zur Oxidation äußerst gering ist. Die Schmelzpunkte der Metalle sind in der Grafik jeweils in Grad Kelvin (K) angegeben.
Grafik: Dr. Daria Andreeva, Universität Bayreuth; mit Autorenangabe zur Veröffentlichung frei.
Sie sind korrosionsbeständig, mechanisch äußerst stark und halten extrem hohen Temperaturen stand:
Mit diesen Eigenschaften sind poröse Metalle für zahlreiche Technologiefelder von besonderem Interesse. Sie zeichnen sich durch feinste Oberflächenstrukturen mit Poren aus, die im Durchmesser nur wenige Nanometer groß sind. Einem internationalen Forschungsteam um Dr. Daria Andreeva an der Universität Bayreuth (Lehrstuhl Physikalische Chemie II) ist es jetzt gelungen, ein hochleistungsfähiges und kostengünstiges Ultraschall-Verfahren für das Design und die Herstellung derartiger metallischer Strukturen zu entwickeln.
Metalle werden dabei in einer wässrigen Lösung mit Ultraschall so bearbeitet, dass Hohlräume von wenigen Nanometern entstehen – und zwar in präzise definierten Abständen. Für diese maßgeschneiderten Nanostrukturen gibt es schon heute ein breites Spektrum innovativer Anwendungen, beispielsweise in der Luftreinigung, der Energiespeicherung oder der Medizintechnik. Besonders vielversprechend ist der Einsatz poröser Metalle in Nanokompositen. Dabei handelt es sich um eine neue Klasse von Verbundwerkstoffen, in denen eine hochfeine Matrixstruktur mit Partikeln in einer Größenordnung von bis zu 20 Nanometern gefüllt wird.Das in Bayreuth entwickelte Verfahren nutzt den Prozess der Blasenbildung, der in der Physik als Kavitation bezeichnet wird (abgeleitet von lat „cavus“ = „hohl“). In der Seefahrt ist dieser Vorgang wegen der schweren Schäden, die an Schiffsschrauben und Schiffsturbinen entstehen können, gefürchtet. Denn bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten bilden sich unter Wasser Dampfblasen, die nach kurzer Zeit unter extrem hohen Drücken in sich zusammenfallen und die metallischen Oberflächen von Schrauben und Turbinen verformen. Der Prozess der Kavitation lässt sich aber auch mit Ultraschall künstlich erzeugen. Ultraschall besteht aus Druckwellen mit Frequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs (20 kHz) und erzeugt in Wasser sowie in wässrigen Lösungen Vakuumblasen. Wenn diese Blasen implodieren, entstehen Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius und extrem hohe Drücke bis ca. 1000 bar.

Eine präzise Steuerung dieser Prozesse kann für eine gezielte Nanostrukturierung von Metallen eingesetzt werden, die sich in einer wässrigen Lösung befinden – vorausgesetzt, die Metalle bringen bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften mit. Denn wie Dr. Daria Andreeva zusammen mit ihren Kollegen in Golm, Berlin und Minsk gezeigt hat, reagieren Metalle sehr unterschiedlich, wenn sie einer derartigen Ultraschallbehandlung ausgesetzt werden. Bei Metallen mit einer hohen Reaktivität wie Zink, Aluminium und Magnesium bildet sich schrittweise eine Matrixstruktur heraus, die durch eine Oxidschicht stabilisiert wird. Das Ergebnis sind poröse Metalle, die beispielsweise in Verbundwerkstoffen weiterverarbeitet werden können. Anders verhält es sich jedoch bei Edelmetallen wie Gold, Platin, Silber und Palladium. Diese widersetzen sich aufgrund ihrer geringen Oxidationsneigung der Behandlung durch Ultraschall; ihre Strukturen und Eigenschaften bleiben unverändert.

Die Tatsache, dass verschiedene Metalle unterschiedlich sensibel auf eine Ultraschallbehandlung reagieren, lässt sich für materialwissenschaftliche Innovationen nutzen: So können Legierungen zu Nanokompositen verarbeitet werden, in denen Partikel des stabileren Materials von einer porösen Matrix des instabileren Metalls umgeben sind. Dabei entstehen auf engstem Raum sehr große Oberflächen, weshalb diese Nanokomposite als Katalysatoren zum Einsatz kommen können. Sie bewirken, dass chemische Reaktionen besonders schnell und effizient ablaufen.

Neben Dr. Daria Andreeva waren auch Prof. Dr. Andreas Fery, Dr. Nicolas Pazos-Perez und Jana Schäferhans am Lehrstuhl Physikalische Chemie II an den Forschungsergebnissen beteiligt. Mit ihren Kollegen am Max-Planck-Institut für Kolloide und Grenzflächen in Golm, am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH und an der Weißrussischen Staatsuniversität in Minsk haben sie ihre neuesten Ergebnisse in der Zeitschrift „Nanoscale“ online publiziert.

Veröffentlichung:

Ekaterina V. Skorb, Dmitri Fix, Dmitry G. Shchukin, Helmuth Möhwald, Dmitry V.
Sviridov, Rami Mousa, Nelia Wanderka, Jana Schäferhans, Nicolas Pazos-Perez,
Andreas Fery, and Daria V. Andreeva,
Sonochemical formation of metal sponges,
in: Nanoscale, Advance first,
DOI-Bookmark: 10.1039/c0nr00635a

Ansprechpartner für weitere Informationen:

Dr. Daria Andreeva
Lehrstuhl Physikalische Chemie II
Universität Bayreuth
95440 Bayreuth
Tel.: +49 (0) 921 / 55-2750
E-Mail: daria.andreeva@uni-bayreuth.de

Fortschritte bei der Nutzung von Mikroorganismen für die Erzeugung von elektrischer Energie

02 Mittwoch Mrz 2011

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Künstliche Intelligenz

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Ulrike Rolf
Presse und Kommunikation

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

01.03.2011 09:36
Weltweit erforschen Wissenschaftlerteams, wie man Mikroorganismen zur Energiegewinnung nutzen kann. An der Technischen Universität Braunschweig ist das Team von Prof. Dr. Uwe Schröder diesem Ziel näher gekommen. Die Ergebnisse dieser Forschung sind jetzt in drei Artikeln renommierter Fachzeitschriften veröffentlicht worden.
Das Braunschweiger Forscherteam beschäftigt sich seit längerem mit elektrokatalytisch aktiven Bakterien. Ziel ist es, mit Hilfe dieser Biofilme eine neue Technologie zu entwickeln. Sie soll es unter anderem ermöglichen, niedrigenergetische Biomasse, wie zum Beispiel Abwasser, zur Gewinnung von elektrischer Energie oder zur Produktion von wertvollen Grundstoffen zu nutzen. Dieses Technologiekonzept ist seit längerem unter dem Schlagwort „mikrobielle Brennstoffzelle“ oder „mikrobielle Bioelektrochemische Systeme“ bekannt.

Der Weg vom im Labormaßstab erfolgreichen Konzept zur fertigen Technologie ist allerdings noch lang. Es müssen noch fundamentale und technologische Fragen beantwortet werden. Drei Bausteine auf diesem Weg können jetzt die Forscher aus Braunschweig in Zusammenarbeit mit externen Kooperationspartnern beisteuern………….



Kontakt
Prof. Dr. Uwe Schröder
Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie
E-Mail: uwe.schroeder@tu-braunschweig.de
Tel.: +49(0)531 391 8425

Dr. Falk Harnisch
Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie
E-Mail: f.harnisch@tu-braunschweig.de
Tel.: +49(0)531 391 8428

Weitere Informationen:
http://www.tu-braunschweig.de/oekochemie/akschroeder

25 Fachkräfte aus der Stahlindustrie auf Fortbildungsreise durch Deutschland und Europa

16 Sonntag Jan 2011

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Frank Gerhardt. ADFT e.V. Pressemitteilung

Die Akademie der führenden Technologien e.V. (ADFT e.V.) , Frau Dipl.Ing. Nina Buesing, und Herr Gerd Koeroska haben mit Unterstützung der Russischen Staatlichen Metallurgischen Abendhochschule, Frau Prof. Alevtina P. Bobyreva, eine Fortbildung  für 25 Fachleute der  Stahl- und Schrottbranche  aus Deutschland, Russland und der Ukraine veranstaltet und die technischen Fortschritte in diesem Wirtschaftssektor gezeigt.

Vom 28.11.2010 bis 05.12.2010 konnten 25 Fachleute der  Stahl- und Schrottbranche  aus Deutschland, Russland und der  Ukraine  die führenden Technologien von 15 völlig unterschiedlichen Unternehmen kennen lernen, welche sich auf die Vorbereitung und Verarbeitung von Schrott spezialisieren. Das Fortbildungsprogramm  könnte man auch  eine Reise in die technische Welt nennen. Eine Reise mit vielen Stationen, vielen Vorträgen in den Schulungsräumen der Betriebe und deren Besuche.

Die Fortbildungsreise begann am Flughafen in Frankfurt am Main, wo alle sich trafen. In einem komfortablen Bus ging es zuerst nach Petange in Luxemburg. Im Bus kamen schon die ersten Fragen:

Teilnehmer: “Was ist das Ziel von  ADFT?“

Dipl. Ing. Nina Buesing: „Das Ziel von  ADFT  e.V. ist  es, für Fach- und Führungskräfte einen Weg zu mehr beruflicher Kompetenz zu schaffen.  Der Alltag stellt im Beruf viele Aufgaben. Deswegen befinden sich die Lernziele in einem lebendigen Prozess. Die Teilnehmer profitieren vom Austausch mit erfahrenen Experten und dem Wechsel zwischen theoretischen und praktischen Phasen.“

Telnehmer: “Wie werden die Technologien zur Vorstellung bei der Fortbildung ausgesucht?“

Gerd Köroska: „In erster Linie, nach den Interessen der Teilnehmer und zweitens nach den erkennbaren Trends zur besseren Ausnutzung der Rohstoffe und Möglichkeiten der Modernisierung  ihrer bestehenden Anlagen und deren Wirtschaftlichkeit.“

Der erste Tag begann mit Herrn Dietmar Kajnath, der die Technologien im Recycling vorstellte. Daraufhin die Firmengruppe Recylux lernte man in Aubange, Belgien, den Schrottplatz der Firma Recylux Beldique S.A., und in  Saulnes, Frankreich, den Schrottplatz der Firma Recyfrance SAS kennen. Das Kerngeschäft diese Gruppe besteht in der Wiederverwertung von metallhaltigen Abfällen, die aus Konsumgütern entstammen, wie Altfahrzeuge, Elektronikschrott, Industrieabfälle, Bau- und Abbruchabfällen.  In Aubange waren ein 3000 PS Metso Lindemann Schredder mit Andrin Magneten bei der Arbeit und in Saulnes – die Restaufbereitung der Schredderprodukte in verwertbare Bestandteile durch Nichteisen – Trennung, trocken und schwimmend, zu besichtigen.

Als Höhepunkt des Tages könnte man den Besuch der Firma Andrin in Villers-la-Montagne bezeichnen. Die Andrin S.A. ist in der allen Etappen der Entwicklung und des Einsatzes des Magnetismus in der Industrie tätig, von der praktischen Forschung bis zur Einrichtung der Magnetanlagen. Andrin S.A. ist ein anerkannter Partner bei Eisen- und  Stahlbetrieben und Stahlbaubetrieben. Die magnetischen oder elektromagnetischen Geräte zum Heben verbinden Leistung, Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit und Produktivität. Es können rohe oder fertige, kalte oder warme (bis 650oC) Produkte befördert werden. Durch Anwendung von elektrischen und elektronischen Ausrüstungen ist auch die Automatisierung möglich. Durch Nutzung der ferromagnetischen Eigenschaften der Elemente werden  lose oder feste Produkte im ständigen Fluss sortiert, gereinigt, selektiert und getrennt. Es sind mehrere Baureihen von Anlagen entwickelt: Magnetische Blöcke und Scheiben, magnetische Overbands, magnetische Rollen, Scheideanlagen mit Drehgehäusen, magnetische Rutschen und Rinnen. Es werden auch Anlagen zur Entmetallisierung gebaut. Es werden zwei unterschiedliche Verarbeitungstechnologien auf Grundlage der Foucault’schen Ströme angeboten: Erkennung plus Aktion oder Induktion durch hochfrequenten Magnetfluss. Zu Leistungen der Firma Andrin gehören Erneuerung, Reparatur und Bewicklung von drehenden und statischen Elektromaschinen. Diese Firma ist ein anerkannter Fachbetrieb in diesem Industriezweig.

Weiter in Bexbach wurden von Herrn Dietmar Kainath die verschiedene Systeme von mobilen Schrottscheren und ein interessanter Schienenknacker für den Anbau an eine Umschlagmaschine von der Firma Kinshofer-HKS präsentiert. Diese Firma hat die neue Baureihe seiner Mehrschalengreifer vorgestellt und im Vortrag erklärt.

In St.Ingbert und Homburg wurde der neueste Stand der Transport-Logistik mit Absetz- und Abroll-Container der Firma Gergen-Jung präsentiert. Herr Dierstein zeigte sehr anschaulich und kompetent die Vorteile des Schrott- Transports durch die in Europa üblichen Containersysteme und führte sie auch vor. Es konnte sogar eine auf den neusten Stand der Technik stehende Verzinkerei der Bauteile besichtigt werden.

In Kehl am Rhein hatte die Firma BSE zum Besuch in Badische Stahlwerke eingeladen. Die Badische Stahlwerke GmbH (BSW) ist eines der leistungsfähigsten Elektrostahlwerke der Welt und produziert Betonstahl und Walzdraht für Europa. Vom Schrott zum Stahl werden nur vier Stunden gebraucht! Die Badische Stahl Engineering GmbH versteht sich als Dienstleistungsbetrieb zur Effizienz- und Leistungssteigerung in der Elektrostahlindustrie weltweit. Die Beratung beinhaltet die umfassende Analyse von Stahl- und Walzwerken, die Erarbeitung von Zukunftskonzepten sowie deren fachliche Begleitung in der Umsetzung. Neben ständigen Verbesserungen in der Stahlherstellung ist das Bewusstsein für Umweltschutz und Arbeitssicherheit ein wichtiger Bestandteil der Werkskultur. Beispielhaft ist die Vorreiterrolle bei der technischen Bewältigung des Problems der Dioxinreduzierung in der Elektrostahlherstellung. Im Recyclingverfahren ist auch die Weiterverarbeitung der bei der Stahlherstellung anfallenden Nebenprodukte wie Stahlwerksschlacke, Zunder und Elektroofenstaub  eingeschlossen.

In Karlsruhe wurde die Firma Cronimet, welche zu den größten Firmen im Ankauf und Handel von Edelstahlschrott gehört, besucht. Dort werden verschiedene Prüfverfahren verwendet, wie die sofortige Oberflächenanalyse und spätere Analyse des Materials von ausgebohrten Proben, um eine absolute Sortenreinheit für die weiterverarbeitende Industrie zu gewährleisten.
Nicht weit von Karlsruhe in dem netten Ort Bad Schönborn konnte einer der Markt führenden Hersteller von mobilen Umschlagmaschinen, die Firma Terex-Fuchs besucht werden. Dort wurde im letzten Jahr, das durch die Wirtschaftskrise geprägt war, sehr viel an neuen Strukturen und einer Neuaufstellung der Produkte für die Zukunft gearbeitet und investiert. Durch das neu eingerichtete „Applications Center“ konnte das Programm für Spezialmaschinen erweitert werden. Eine große Rolle spielen jetzt in zunehmendem Maße die elektrisch angetriebenen Umschlagmaschinen.

Auch Firma Liebherr gehört zu den Marktführern im Umschlag von Gütern und bietet eine große Vielfalt eigens für den  Materialumschlag konzipierter Maschinen und Technologien an. In Dortmund wurde die Gruppe von Herrn Scheuerl und Frau Zabolotnova empfangen und über ein neues Vertriebs- und Ersatzteilcenter in der Region Moskau informiert. Eine neue Produktionsstätte bei Nischnyi Novgorod wurde vorgestellt. Die hohen Traglasten der Liebherrmaschinen und deren schnelle Arbeitsabläufe bilden die Voraussetzung für einen leistungsfähigen industriellen Umschlagbetrieb und eine Vielzahl von Ausrüstungsvarianten optimiert den Maschineneinsatz.

Im Vortrag von Firma HGT- Hydraulikgreifer Technologie GmbH hat Herr Kauschke über die ewigen Probleme bei den Greifern gesprochen, wie z.B. die Undichtigkeit und Empfindlichkeit der bisher verwendete integrierte Drehköpfe von Indexator oder Thumm. Die Reparatur dieser Rotatoren vor Ort führt immer wieder zu großen Schwierigkeiten. Dafür bietet HGT optional einen neuen Drehantrieb, ähnlich dem System wie Liebherr es verwendet, an. Dieses System ist einfach zu ersetzen. Die Greifer wurden an den hochbelasteten Stellen durch Verschleißbleche aus Hardox450 verstärkt, wie auch die auswechselbaren Zahnspitzen.

Auf der so genannten Schrottinsel in Duisburg, wo sich auf dem Gelände des größtem Binnenhafens Europas die Firma TSR befindet, wurden die Produkte der Firma Akros-Henschel in ihrer Aktion demonstriert. Später im Vortrag  wurde von Herrn Ressel die ganze Produktreihe vom Schredder über stationäre, mobile, auch semi-mobile Schrottscheren bis hin zu den Pressen vorgestellt. Akros Henschel hat besonders lange Erfahrung in dieser Produktsparte und zeigt ständig technische Innovationen.

Am Ende der Reise in Born auf dem größten Schrottplatz von Holland, wo sich die Firma Euregio Recycling befindet, wurden eine neue 1.250 Tonnen Metso Lindemann Schrottschere und ein Metso Lindemann Schredder vorgeführt und ausgiebig durch Herrn Kokot und Herrn Babuschkin erklärt. Das besondere an dieser Schere ist, dass sie völlig eingekleidet ist, um die Lärmschutzbestimmungen in Holland zu erfüllen. Dies gilt auch für den Schredder und sämtliche Bänder. Die spätere Werkbesichtigung der Firma Metso Lindemann GmbH in Düsseldorf, wo die Herstellungsschritte eines großen Schredders beobachtet werden konnten, beeindruckte alle Teilnehmer. Die große Erfahrung von Metso Lindemann ist in der Vielfalt und Qualität der Einzelkomponenten und deren Komposition verborgen.

Den Schlagbrecher „Terminator“ präsentierte Herr Litau  von der Firma BLN Group in seinem Vortrag. Diese Schlagbrecher sind in der Lage große und dicke Gussstücke oder Stahlschlackebrocken auf Grund ihrer großen Einzelschlagenergie von bis zu 180.000 Joule per Schlag zu zertrümmern.

Als roter Faden führte durch alle Besichtigungen und Vorträge die Überzeugung, dass jetzt die Zeit der Verfeinerung, Leistungssteigerung, Energieeinsparung gekommen sei, um die Qualität zu verbessern, das Produkt aufzuwerten und es kostbarer zu machen. Es müssen nicht neue Maschinen erfunden, sondern die bestehenden Systeme verfeinert werden. Durch die Verfeinerung werden die Maschinen immer effizienter, schneller,  gründlicher und emissionsärmer.

Deswegen ist eine Fortbildung in den führenden Technologien die sicherste Investition in die Zukunft des praktischen Wissens, wo gleichzeitig persönliche Beziehungen und offener Dialog die Voraussetzungen zur Erweiterung der berufliche Kompetenz der Teilnehmer sind.

Die ADFT e.V. hat die nächsten Reisen im Mai und Dezember 2011 geplant.  Das Programm befindet sich auf der Internetseite www.akademie-dft.com

Rohstoff Kupfer ausreichend für Ausbau und Entwicklung der Elektromobilität vorhanden

31 Samstag Jul 2010

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Dr. Kathrin Schwabe, Pressestelle
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)

29.07.2010 12:22
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Kupfer spielt bei der Herstellung von Elektroautos eine große Rolle. Der Rohstoff wird für die Antriebsmotoren und ihre Verbindung mit dem Akkumulator benötigt. Das Ziel der Bundesregierung, bis 2020 eine Million E-Fahrzeuge auf den Markt zu bringen, erhöht die Nachfrage nach Rohstoffen wie Kupfer, Neodym und Nickel. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert im Projekt „Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM)“, ob die geologische Verfügbarkeit dieser Rohstoffe ausreicht, um den gewünschten Ausbau der Elektromobilität zu ermöglichen. Die Untersuchung von Kupfer zeigt, für diesen Rohstoff sind weltweit ausreichende geologische Vorkommen vorhanden.

Die Analyse untersuchte den Verbrauch der geologischen Ressourcen von Kupfer bis 2050. Dabei wurden alle Kupferapplikationen einbezogen, wobei der Elektromobilität besondere Beachtung geschenkt wurde. „Unser Ergebnis ist, dass die Kupfernachfrage durch die Entwicklung der Elektromobilität nur wenig beeinflusst wird. Selbst wenn wir einen 85-prozentigen Marktanteil von Elektrofahrzeugen bei den Neuzulassungen haben sollten, beansprucht dieser Sektor im Jahre 2050 nicht mehr als 21 Prozent der kompletten weltweiten Kupfernachfrage. Bei moderateren Wachstumsannahmen sogar nur 14 Prozent“, fasst Projektleiter Prof. Martin Wietschel die Ergebnisse zusammen. Die geologischen Vorräte an Kupfer sind ausreichend, um die Nachfrage in allen Anwendungsbereichen in den nächsten Jahrzehnten zu decken. Die geopolitischen Risiken sind hier im Vergleich zu anderen Rohstoffen gering, weil die Vorkommen auf viele Länder verteilt sind. „Die geologische Verfügbarkeit von Kupfer wird somit den Ausbau der Elektromobilität und die Entwicklung der Weltwirtschaft auf absehbare Zeit nicht im Weg stehen“, so Wietschel.

Allerdings werden die mit der heute verfügbaren Technik wirtschaftlich abbaubaren Kupferreserven Mitte der 30er Jahre des 21. Jahrhunderts erschöpft sein. „Dann müssen neue Vorkommen erschlossen werden, deren Abbau höhere Kosten verursacht. Dies wird nicht ohne Auswirkungen auf den Kupferpreis bleiben“, fasst Dr. Gerhard Angerer, einer der Autoren der Studie, das Ergebnis zusammen. Die Erschließung neuer Minen muss in den nächsten zehn bis 15 Jahren geplant werden, um eine kontinuierliche Versorgung der Weltwirtschaft mit Kupfer sicherzustellen…

Die Studie „Kupfer für Zukunftstechnologien“ steht unter http://isi.fraunhofer.de/isi-de/service/presseinfos/2010/pri10-13.php zum Download bereit.

Holz im Tank

18 Dienstag Mai 2010

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Dr. Renate Hoer, Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

11.05.2010 15:34
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So entsteht die neue Familie der valerischen Biokraftstoffe
magnifier So entsteht die neue Familie der valerischen Biokraftstoffe
Valerische Kraftstoffe: Eine neue Generation Biobenzin und Biodiesel aus Lignocellulose

Der ansteigende Energiebedarf bei abnehmenden Öl- und Erdgasreserven, verbunden mit einer zunehmenden Freisetzung des Klimagases CO2 ist eines der drängendsten Probleme unserer Zeit. Biokraftstoffe könnten Teil einer Antwort auf diese Herausforderung sein. Jean-Paul Lange und seine Kollegen von Shell in Amsterdam, Hamburg und Cheshire (Großbritannien) haben nun eine vielversprechende neue Generation Biokraftstoffe auf Holzbasis entwickelt. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnten heutige Fahrzeuge ohne Modifikationen damit fahren und das derzeitige Tankstellennetz nutzen.

Die erste Biokraftstoff-Generation basierte auf Zuckern, Stärke und pflanzlichen Ölen. Da diese Rohstoffe vor allem aber als Nahrungsmittel gebraucht werden, können auf diese Weise nicht die im Transportsektor benötigten Mengen gedeckt werden. Eine interessante Alternative stellt Lignocellulose (von lat. lignum: Holz) dar, aus der die Zellwand verholzter Pflanzen bestehen. Dieser Rohstoff ist weiter verbreitet, kostengünstiger und seine Verwendung lässt sich „nachhaltiger“ gestalten. Allerdings ließ sich Lignocellulose bisher nur durch komplexe und teure Aufarbeitung zu Biokraftstoffen veredeln.

Es gibt aber eine Verbindung, die durch einfache saure Hydrolyse möglicherweise aus Lignocellulose gewonnen werden könnte: Lävulinsäure, ein Produkt, das sonst meist aus Glucose hergestellt und unter anderem als Zusatzstoff in der Kosmetik-, Kunststoff- und Textilindustrie verwendet wird. Aus Lävulinsäure ließen sich bisher jedoch noch keine Kraftstoffe mit zufriedenstellenden Eigenschaften gewinnen.

Lange und seine Mitarbeiter fanden nun den richtigen Kniff: Sie hydrieren Lävulinsäure in einem neu entwickelten Verfahren zunächst zu Valeriansäure, die sie dann zu Valeraten verestern. So entsteht eine neue Familie von Kraftstoffen, die so genannten „valerischen Biokraftstoffe“. Sie lassen sich, je nachdem mit welchen Reaktionspartnern sie verestert werden, in Form von Biobenzin oder Biodiesel herstellen und sind mit den derzeitigen Kraftstoffen mischbar. Heutige Fahrzeuge können damit fahren, ohne dass ihre Motoren umgerüstet werden müssten, ebenso könnte das aktuelle Tankstellennetz für den Vertrieb genutzt werden.

Die neuen Kraftstoffe haben eine lange Liste harter Tests bestanden. In einem Praxistest wurden zudem zehn gängige Fahrzeugtypen, neu und gebraucht, ausschließlich mit einer Mischung aus normalem Benzin mit 15 Vol% des valerischen Biobenzins betankt und auf die Straße geschickt, um 500 km pro Tag zurückzulegen. Nach insgesamt 250.000 km Fahrstrecke waren keine Beeinträchtigungen von Fahrverhalten, Motor, Tank oder Benzinleitungen zu verzeichnen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 17/2010

Autor: Jean-Paul Lange, Shell Global Solutions International B.V., Amsterdam (The Netherlands), mailto:jean-paul.lange@shell.com

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201000655

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Mehr Effizienz, weniger CO2: Neuer Werkstoff für 700-Grad-Kraftwerke bereit für praktische Testphase

18 Dienstag Mai 2010

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Erik Walner, Corporate Center Communications, Strategy & Technology
ThyssenKrupp AG

29.04.2010 11:27
Die neue Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM wird in der neuen  Generation von Kohle-Kraftwerken mit 700 Grad-Technologie eingesetzt.  Foto: ThyssenKrupp
magnifier Die neue Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM wird in der neuen Generation von Kohle-Kraftwerken mit 700 Grad-Technologie eingesetzt. Foto: ThyssenKrupp
Das Besondere an der neuen Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM:  Er wird im Vakuum erschmolzen, hier im VIM (Vacuum Induction  Melting)-Ofen in Unna. Foto: ThyssenKrupp
magnifier Das Besondere an der neuen Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM: Er wird im Vakuum erschmolzen, hier im VIM (Vacuum Induction Melting)-Ofen in Unna. Foto: ThyssenKrupp
ThyssenKrupp VDM hat gemeinsam mit E.ON und Hitachi Power Europe im Labor einen neuen Werkstoff entwickelt, der nach erfolgreicher Testphase ein wesentlicher Baustein für die Konstruktion fortschrittlicher 700-Grad-Kraftwerke sein wird.

Mit dieser neuen Technologie könnte die Effizienz von Kohlekraftwerken bei gleichzeitiger Reduktion des Kohlendioxid-Ausstoßes weiter verbessert werden. Die Steigerung des Wirkungsgrades neuer Kraftwerke wird durch die Erhöhung der Dampftemperatur im Kessel und der Turbine von 600 Grad (bei einem Druck von 250 bar) auf rund 700 Grad (350 bar) erreicht – eine Temperatur, der die heute im modernen Kraftwerksbau eingesetzten Materialien nicht dauerhaft standhalten würden. Insoweit kommt den von ThyssenKrupp VDM entwickelten Sonderstählen auf Nickelbasis eine Schlüsselrolle bei der Konstruktion des Kraftwerks der Zukunft zu.

In den Forschungslaboren der ThyssenKrupp VDM ist speziell für diesen Einsatzbereich ein bestehender Werkstoff mit deutlich verbesserten Eigenschaften weiterentwickelt worden. Der „Alloy 617 B occ“ (optimised chemical composition) – entspricht bei ThyssenKrupp VDM dem Nicrofer 5520 occ – zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Verformbarkeit (Duktilität) bei gleichzeitig guter Schweißbarkeit aus. In den Kraftwerken der kommenden Generation könnte er in Rohren, Ventilen und Verbindungsteilen sowie als Blech verwendet werden. Seine besonderen Eigenschaften erhält der Alloy 617 B occ aus drei Gründen: Er wird im Vakuum er- und umgeschmolzen, wodurch die Aufnahme unerwünschter Stoffe aus der Luft vermieden wird. Dann enthält der Werkstoff eine minimale Menge des Elements Bor, dessen Gehalt genau definiert und optimal eingestellt werden muss. Zum dritten werden die Gehalte an Molybdän und Kohlenstoff optimiert, um bei gleichbleibender Festigkeit die Schweißbarkeit zu verbessern. „Der Alloy 617 ist eine der am besten untersuchten Nickel-Legierungen und seit Jahrzehnten im Druckbehälterbau im Einsatz“, sagt Ralf Husemann von Hitachi Power Europe. „Trotzdem sind bei uns Optimierungen der Werkstoffeigenschaften im Hinblick auf eine zusätzliche Betriebssicherheit beim A 617 occ durchgeführt worden. Betriebssicherheit ist bei Hitachi oberstes Gebot“, ergänzt Husemann.

Der neue Hochleistungs-Werkstoff soll ab 2012 parallel zu weiteren Laboruntersuchungen in Versuchsanlagen erprobt werden. Die umfangreiche Erprobung der neuen Werkstoffe ist eine wichtige Voraussetzung für den Bau eines 700-Grad-Kraftwerks. Ein Vorläufer des jetzt optimierten Alloy 617 B occ ist bereits seit etwa fünf Jahren in verschiedenen Laboren und Versuchsanlagen erfolgreich getestet worden. Die Ergebnisse und Erfahrungen haben bei der Entwicklung des neuen Werkstoffes eine wichtige Rolle gespielt. „Zur Absicherung der Laboruntersuchungen ist es notwendig, Komponenten aus Nickellegierungen herzustellen und sie unter realen Bedingungen in Kraftwerken zu testen“, betont Helmut Tschaffon, Leiter 700°C-F&E-Aktivitäten bei E.ON Energie. „Dazu gehört auch, dass die Werkstoffe den in einem Kraftwerk üblichen Betriebsbeanspruchungen wie An- und Abfahrvorgänge oder Lastwechsel standhalten.“

„Wir gehen davon aus, dass sich die positiven Eigenschaften des Alloy 617 B occ in den Tests bestätigen werden und wir diesen Werkstoff bald vermarkten können“, erklärt Dr. Jutta Klöwer, Leiterin Forschung und Entwicklung bei ThyssenKrupp VDM. „Damit sind wir dem Ziel, effizientere und CO2-arme Kraftwerke zu bauen, mit denen ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz geleistet wird, erheblich näher gekommen.“ Und auch Tschaffon ist überzeugt, dass auf Grund dieser Entwicklung mit dem Bau von 700-Grad-Kraftwerken im Laufe dieses Jahrzehnts begonnen werden kann.

Göttinger Forscher untersuchen chemische Zusammensetzung der Aschewolke – Erste Bilder der Partikel unter dem Elektronenmikroskop

18 Dienstag Mai 2010

Posted by ADFT in 1- News

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Dr. Bernd Ebeling, Presse, Kommunikation und Marketing
Georg-August-Universität Göttingen

29.04.2010 11:01
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Wurmförmiges Aggregat aus Aschepartikeln zwischen normalen  Staubkörnern.
magnifier Wurmförmiges Aggregat aus Aschepartikeln zwischen normalen Staubkörnern.
Foto: Uni Göttingen
Olivin-Kristall.
magnifier Olivin-Kristall.
Foto: Uni Göttingen
Nach dem Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull haben Wissenschaftler der Universität Göttingen erstmals mit einer Elektronen-Mikrosonde einzelne Staubteilchen aus der Aschewolke analysiert und deren chemische Zusammensetzung untersucht. Ihre Proben sammelten die Forscher am vergangenen Wochenende nach einem leichten Regen auf der Oberfläche frisch gewaschener Autos.
Pressemitteilung Nr. 90/2010

Göttinger Forscher untersuchen chemische Zusammensetzung der Aschewolke
Erste Bilder der Partikel unter dem Elektronenmikroskop – Probe nach Regen vom Auto genommen

(pug) Nach dem Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull haben Wissenschaftler der Universität Göttingen erstmals mit einer Elektronen-Mikrosonde einzelne Staubteilchen aus der Aschewolke analysiert und deren chemische Zusammensetzung untersucht. Ihre Proben sammelten die Forscher am vergangenen Wochenende nach einem leichten Regen auf der Oberfläche frisch gewaschener Autos. Zwar hatten sich dort nur wenige Milligramm (1 Milligramm = 0,001 Gramm) pro Quadratmeter abgelagert, doch Prof. Dr. Gerhard Wörner und Dr. Andreas Kronz von der Abteilung Geochemie am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität gelang es, die Aschepartikel unter dem Elektronenmikroskop sichtbar zu machen. Ihre Analysen sind wichtige Daten zur Bewertung der Aschebelastung der Atmosphäre insgesamt und der daraus resultierenden Gefährdung des Flugverkehrs. „In ihrer Konzentration war die Aschewolke nicht dichter als ein sommerlicher Sandsturm in der Sahara über Nordafrika, sie befand sich aber nur in einer bestimmten Höhe der Atmosphäre“, so Prof. Wörner. „Allerdings ist die Zusammensetzung ganz anders. Nun gilt es für die Ingenieure herauszufinden, wie und in welchen Konzentrationen die Vulkanasche die Triebwerke von Flugzeugen schädigen kann.“

Die untersuchten Aschepartikel bestehen zum großen Teil aus Silikat-Glas: Sie entstanden, als im Schlot des Vulkans heiße Lava auf kaltes Gletscherwasser traf und in kleine Einzelteile zerplatzte. Durch die Eruption wird die Lava zusätzlich fragmentiert, und durch die rasche Abkühlung erstarren die Teilchen schlagartig zu Glas. Neben den typischen Elementen Silizium, Aluminium, Magnesium, Eisen und Kalzium sowie ebenfalls für Island typischen Kristallen konnten die Wissenschaftler auf der Oberfläche der Partikel mit der Mikrosonde erhöhte Konzentrationen von Chlor und Schwefel messen. Dies deutet darauf hin, dass sich vulkanische Gase aus der Eruptionswolke auf den Aschepartikeln niedergeschlagen haben. Darüber hinaus entdeckten die Forscher wurmförmige Ascheteilchen, deren Herkunft bislang noch unklar ist. „Unter Umständen sind diese Asche-Aggregate eine Folge der Blitze, die durch die statische Aufladung in der Eruptionswolke entstehen. Um das herauszufinden, werden wir die Göttinger Aschepartikel mit den Ablagerungen direkt am Kraterrand vergleichen. Wir stehen bereits mit Wissenschaftlern in Island in Kontakt“, so Prof. Wörner.

Ein Messflug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen hatte am 19. April erste Erkenntnisse über die Konzentration und Größe der Ascheteilchen in vier bis 5,5 Kilometern Höhe gebracht. Bei einer Korngröße von weniger als 0,01 Millimeter enthält ein Kubikmeter Luft etwa 60 Mikrogramm Asche. „Als dieser extrem feine Staub aus der Aschewolke auf die Erde gesunken ist, wurden ein bis zwei Kilogramm feinste Asche auf einen Quadratkilometer verteilt. Das entspricht der Menge einer Kinderschaufel voll Feinstaub verteilt über die ganze Göttinger Innenstadt. Allein durch Autoverkehr werden größere Mengen an Feinstaub produziert“, erläutert Prof. Wörner.

Hinweis an die Redaktionen:
Fotos zum Thema haben wir im Internet unter der Adresse http://www.uni-goettingen.de/de/152416.html zum Download bereitgestellt.

Kontaktadresse:
Dr. Andreas Kronz
Prof. Dr. Gerhard Wörner
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Geowissenschaften und Geographie
Abteilung Geochemie
Goldschmidtstraße 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-9336 begin_of_the_skype_highlighting              (0551) 39-9336      end_of_the_skype_highlighting (Büro) und 39-3975 (Labor)
E-Mail: akronz@gwdg.de und gwoerner@gwdg.de

Weitere Informationen:
http://www.uni-goettingen.de
http://www.uni-geochem.gwdg.de



Bauma2010

04 Dienstag Mai 2010

Posted by ADFT in 1- News, 4- Stahl (News), 5- Recycling (News)

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Eine kleine Nachlese.

Gerd Köroska. Manager. Akademie der führenden Technologien. 02.05.2010

Die Bauma war auch in diesem Jahr so wohl von den Ausstellern als auch vom Publikum nach meiner Meinung sehr gut besucht.

Obwohl man in den ersten Öffnungstagen schon gemerkt hat, das dass Flugverbot vielen einen Strich durch seine Reisepläne gemacht hat.

Ich habe noch nie so viel Messestände leer stehen gesehen. Ganz besonders, so hatte es den Anschein traf es die Asiaten.

Rein Technisch gesehen stand die Messe in diesem Jahr ganz besonders unter dem Motto

„ Energie sparen und ökologisch denken“. Von den Motoren über die gesamten Antriebsstränge bis hin zur Stahlkonstruktion konnte man sehen, das alles auf höchste Effektivität ausgelegt worden ist.

Größter Wirkungsgrad und damit maximale Kraftausbeute aus jedem Liter Kraftstoff bei maximaler Umweltfreundlichkeit herauszuholen, dass ist das Ziel eines jeden Herstellers.

Das dieses Ziel nur mit einem enormen technischen Aufwand und unter Einsatz geballter Elektronischer Regel.-und Überwachungsbauteile zu erreichen ist, werden die Aggregate aber auch immer komplizierter. Im Prinzip ist das alles gar nicht so schlimm und der Weg war auch logisch, nur musste man sich früh genug damit anfreunden bzw. beschäftigen.

Wer jetzt erst einsteigt, hat es schwer die Logik dieser Bauteile zu verstehen.

Jetzt wird erst so richtig klar, dass der Anfang dieser Möglichkeiten die Einführung der CAN-Bus Technologie war. Darauf baut sich heute alles auf, ohne CAN-Bus geht nichts mehr !

Erst recht nicht im Zeitalter der Hybrid Technologie. Ja auch bei den Baumaschinen ist das ein hoch aktuelles Thema. Ein weiters sehr wichtiges Thema bei den Grundkonstruktionen war der Leichtbau. Das fängt bei dem gesamten Stahlbau einschließlich der Ladeausrüstung

an und hört bei dem „ downsizing“ das heißt der Verkleinerung aller Bauteile wie Getriebe, Pumpen, Zylindern usw. auf.

Fangen wir mal bei den Motoren als das Herz einer jeden Maschine an.

Alle Motorenhersteller wie Deutz, Cummins, Perkins, Caterpillar, Deer Power, Liebherr,

Isuzu um nur die großen wichtigsten zu nennen, hatten Motoren der Generation EURO 4/ 5

Ausgestellt. Diese Generation TIER 4 wird ja voraussichtlich 2011 auch für unsere Lademaschinen Vorschrift werden. Bei den Schwer LKW´s, also Straßenfahrzeugen ist ja bereits EURO 5 Standard und es gibt schon Motoren die den Standard EURO 6 erfüllen.

Bei den TIER 4 Motoren geht nichts mehr ohne eine AGR, das heißt ohne Abgasrückführungssysteme. Diese AGR´s sind von einigen Motorenherstellern als externe Anlage, wie bei Deutz, konzipiert, bei anderen Herstellern, Perkins, JCB, wird das intern also im Zylinder direkt bewerkstelligt.

Über das bessere System streiten sich die Gelehrten.

Das externe System ist variabler und letztendlich auch reparaturfreundlicher, nimmt aber als zusätzliches Bauteil viel Platz in Anspruch. Abgas-und Frischluftrohre, Wärmetauscher und der Regelmechanismus nimmt viel Platz ein. Der Motor wirkt dabei sehr zerklüftet und kompliziert im Aufbau, ist aber nach meiner Meinung leichter in der Wartung und Reparatur leichter zu beherrschen. Ein Motor mit integrierter d.h. innerer Abgasrückführung ist kompakter und äußerlich aufgeräumter. Aber da die Abgasreinigung im Motor d.h. während des Verbrennungsvorganges stattfindet ist er bei eventuellen Störungen, nach meiner Meinung schwieriger zu beherrschen.

So oder so ist in den neuen Motoren aber jede menge Elektronik verbaut. Über ein Dutzend Sensoren, Fühler und Temperaturgeber, geben ständig ihre Daten an die Motorelektronik um den idealen Betriebszustand und die benötigte Kraftstoffmenge zu berechnen.

Gleichzeitig laufen über das Bordeigene CAN-Bus System noch Informationen von der Hydraulik, Transmission, Achsen und andere wichtige Daten ein und verknüpfen alles miteinander.

Der ganze Aufwand dient einzig und alleine der Verbrauchsreduzierung und der Minderung der Schadstoffemissionen .

Das ganze funktioniert aber nur wenn alle Betriebsumstände nahezu dem Idealzustand entsprechen. Die Kraftstoffqualität muss stimmen, die Motorölqualität ist ein sehr wichtiger Baustein und die äußeren Umstände wie Luftdruck, Temperatur usw. sollten relativ Normal sein. Dann arbeitet solch ein Motor bei maximaler Kraftentwicklung mit minimalstem Kraftstoffverbrauch und geringsten Emissionen.

Aber eine moderne Lademaschine besteht nicht nur aus einen „High-Tec-Motor, nein die gesamte Maschine ist eine Gesamtkomposition mit abgestimmten und optimierten Komponenten. Z.B. die Hydraulikanlage ist heute von der Pumpe bis zu den Zylindern Strömungsoptimiert und wird ständig mit Energieregenerationstechniken verfeinert. Liebherr z.B. setzt einen Energiespeicherzylinder zur Energierückgewinnung ein.

Diese Technik gibt es schon länger bei Brems.-und Lenkanlagen und bei Hydraulikanlagen die schnelle Bewegungen erfordern aber wo starke Stöße bei Druckabschneidungen vermieden werden müssen. Bei Liebherr wird dieser Druckspeicher benutzt um die Druck/Kraftspitzen beim schnellen Anheben der Ausrüstung zu unterstützen.

Beim absenken der Ausrüstung ladet die Bodenseite der Hydraulikzylinder den Speicher auf um dann den gespeicherten Druck ( durch Vorspannung in dem Membranspeicherzylinder) beim anheben des Auslegers mit Last wieder an die Hubzylinder abzugeben und entlastet dann den Motor erheblich. Durch den geringeren Druck den die Hydraulikpumpe zum anheben der Last fördern muss wird vom Motor weniger kW gebraucht, also kann der Dieselmotor kleiner gewählt werden. Z.B. ein  4 Zylinder Diesel statt einem 6 Zylinder.

Ein kleinerer Motor verbraucht weniger Kraftstoff und produziert weniger Emissionen das nennt man „Downsizing“. Es wird auch ganz stark an der Reduzierung der Gewichte gearbeitet. Die Ausrüstungen werden immer schlanker und damit leichter. Ganz extrem geht die Fa. Liebherr vor, sie hat einen Ladestiel für Umschlagbagger entwickelt der völlig durchbrochen ist.

Alle Blechteile die nicht zur Stabilität beitragen wurden weggelassen. Möglich ist das heute weil die Stahlqualitäten immer besser werden und man heute sehr viel dünnere, also leichtere Bleche verwenden kann. Die Forschungsergebnisse kommen aus dem Fahrzeugbau, wo Leichtbau schon lange angewendet wird. Heute werden solche Ausleger mit der Finite –Elemente – Methode am Computer berechnet. Diese Methode zeigt am Computer wo die Kraftverläufe bei bestimmten Belastungszuständen stattfinden . Damit kann der Konstrukteur festlegen wo Material in welcher Stärke sein muss und wo kein oder nur dünnes Material völlig genügt. Dadurch wird die Ladeeinrichtung nur so schwer, wie unbedingt notwendig ist. Weniger Gesamtgewicht, gleich weniger Energie, weniger Energie gleich weniger Schadstoffe das ist das Ziel. Deswegen sollte man bei der Auswahl der Arbeitswerkzeuge vermehrt auf das Gewicht. Achten, sonst sind die konstruktiven Vorteile des Trägergerätes schnell wieder verloren.

Auffallend bei der Zubehörbranche war auch, dass immer mehr Augenmerk auf die Betriebsstoffe bzw. deren Reinhaltung gelegt wird. Kraftstoff.- und Ölfiltration ist ein wichtiges Thema und wird immer wichtiger. Es gibt viele Neuigkeiten bei den Kraftstofffiltern und deren Wasserabscheidung. Man sollte in Zukunft mit der Verwendung von „Billigfiltern“ sehr vorsichtig sein. Die Schäden oder Lebensdauerverringerung die dadurch entstehen können, kosten ein vielfaches des Ersparten.

Die modernen Motor.-oder Hydraulikaggregate sind durch ihre Leistungsoptimierung so hoch belastet und die Toleranzen so eng geworden, das dass ganze nur mit absoluter Sauberkeit ihre erwartete Lebensdauer erreichen kann. Die gleiche Rolle spielen auch die Betriebstemperaturen, sie sollten sich immer in den geforderten Toleranzen bewegen um vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden. Deswegen gibt es immer mehr Zubehör um z.B. Kraftstofffilter und Leitungen zu beheizen. Aber auch Anlagen die den Ölwechsel bei den Motoren oder Hydraulikanlagen unnötig machen. Aber wie gesagt, dass ganze funktioniert nur wenn immer optimale Betriebszustände garantiert werden können. Die Elektrifizierung der Baumaschinen ist auch ein großes Thema geworden.

Caterpillar z.B. stellte zum ersten Mal eine Vollelektrische Planierraupe CAT D 7 aus. Diese Maschine ist eine „Vollhybrid“ das heißt der installierte Dieselmotor dient nur noch als Generatormotor. Diese Technik gab es in den sechziger Jahren schon mal, damals funktionierte die Leistungsregelung.-und Steuerung mangels heutiger Technik aber noch nicht.

Nach meiner Meinung wird sich diese Technik immer mehr durchsetzen, denn sie hat viele Vorteile. Der Dieselmotor läuft immer mit einer konstanten Drehzahl und immer in dem idealen Drehmomentbereich. Das macht sich stark im Kraftstoffverbrauch und noch mehr in der Lebensdauer bemerkbar. Solche Motoren halten fast doppelt solange wie wechselbelastete Motoren. Der Kraftstoffverbrauch liegt durch eine völlig andere Reglerkennlinie bis zu 30% unter den Verbräuchen bei normalen Antrieben. Da auch alle Nebenantriebe, wie Kühlventilatoren und andere elektrisch betrieben werden können, lassen sich diese Bedarfsabhängig steuern.

Auf unsere Branche der Schrottaufbereitung gesehen, bedeutet das, dass ein Elektrisch betriebenes Umschlaggerät viel effizienter arbeitet als ein Diesel-Hydraulisches. Das Optimum ist natürlich ein Fremdgespeister Elektrobagger aber wenn aus Mobilitätsgründen kein Kabel in Frage kommt , ist ein Diesel-Elektrisches Gerät trotzdem noch vorteilhafter. Ein Elektrobagger spart bis zu 50 % Betriebskosten . Diese Erkenntnis hatte z.B. der Französische Hersteller SERAM schon lange und bietet mit seinen Standard und Balance Kranen zwei Bauformen auf Elektrischer Basis an. Das ab einer gewissen Größe, das heißt Auslegerlänge der Balance-Kran die beste Wirtschaftliche Lösung ist hat inzwischen auch Sennebogen mit seinem 880 EQ erkannt.

Alle namenhafte Hersteller haben ihre Ladegeräte wahlweise mit Elektrischem Antrieb im Programm. Sennebogen macht sogar Werbung damit das alle Modelle wahlweise mit E-Motoren geliefert werden können, sowohl Raupenmobile als auch Radmobile Umschlagmaschinen.

Das die Sparte Umschlagmaschinen ein sehr wichtiges Marktsegment ist, sieht man daran das z.b. Sennebogen über 40 verschiedene Modelle für das Material handling anbietet. Aber auch Terex-Fuchs bietet inzwischen fast 20 Maschinenmodelle an.

Sowohl Sennebogen als auch Fuchs bieten verschiedene Unterwagenformen und verschiedene Pylonenversionen an. Den größten Schritt hat allerdings Liebherr getan. Liebherr hat sich von dem Prinzip Erdbau-Bagger zu Umschlagbaggern zu modifizieren verabschiedet und stellt jetzt in einem neuen Werk rein für den Materialumschlag konstruierte Geräte her. Diese neue Serie wird auch durch eine neue Namensgebung kenntlich gemacht. Die reinen Umschlagbagger heißen in Zukunft „ LH „. Der neue Liebherr LH 120 ist das erste Gerät diese Baureihe. Diese Baureihe wird auch den neuen Energiespeicherzylinder, den Liebherr für seine Umschlaggeräte entwickelt hat, besitzen. Für diesen Energiespeicherzylinder wurde Liebherr anlässlich der Bauma2010 der Innovationspreis in der Kategorie Komponenten verliehen.

Sowohl Liebherr als auch Fuchs bieten einen Semi-stationären Unterbau an, der auf 4 Pratzen steht und zur Umsetzung ein Hilfsfahrgestell benötigt. Diese Maschine hat natürlich auch einen E-Antrieb. Für große Schrottplätze oder für den Hafenumschlag eine sehr geeignete Version. Liebherr hat auch für Massengüter so wie Schüttgüter einen neuen Leichtbaustiel ( ca. 20 % weniger Eigengewicht) entwickelt der ca. 400 kg mehr Nutzlast gegenüber dem normalen Stiel ermöglicht.

Auch der große Greifer der Baureihe GMM 80 wurde leichter und flacher bei gleicher Haltbarkeit.

Im großen und ganzen liegen natürlich die meisten Innovationen und Entwicklungen im Detail und für den Nichtfachmann im verborgenen, aber so viel steht fest die Technik geht mit Riesenschritten in die Zukunft. Nur ein Beispiel ist die gegenüber früheren Versionen weit fortgeschrittene Entwicklung der Elektrisch/ Elektronischen Vorsteuerung der Joy-Sticks. Es gibt eigentlich keinen Grund mehr Hydraulische Vorsteuerungen einzusetzen. Die Elektrische Vorsteuerapparate lassen sich unbegrenzt weit vom Hydraulik-Steuerblock  (Pylonen-Geräte, große Kabinenhebesysteme usw.) einbauen, sie sind nicht Temperatur – empfindlich und lassen sich hervorragend in das CAN-Bus System integrieren. Diese und weitere Elektronische Elemente werden in Zukunft unsere Ladegeräte bestimmen. Es wir also immer wichtiger Service-Personal auf diese Zukunft vorzubereiten.

Der große Schraubenschlüssel als typisches Werkzeug in der Baumaschinenbranche wird bald in den Hintergrund treten. Die Maschinen werden dadurch Servicemäßig nicht unbeherrschbar, nur anders.

Wer jetzt den Anschluss verliert wird es später schwer haben diese Technik zu verstehen.

Aber es gilt immer noch das alte Sprichwort:

„ Wer die Technik beherrschen will, muss sie verstehen“.

Kosten von Wasserstoff-Brennstoffzellen um 80 Prozent reduzieren

28 Mittwoch Apr 2010

Posted by ADFT in 1- News, 3- Energie (News)

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Dr. Kristina R. Zerges, Presse- und Informationsreferat
Technische Universität Berlin

27.04.2010 16:46



Forscher entschlüsseln den Wirkmechanismus von hochaktiven Edelmetallkatalysatoren / Veröffentlichung in „Nature Chemistry“

In der neuen Ausgabe der Zeitschrift „Nature Chemistry“ berichten Peter Strasser und seine Mitarbeiter gemeinsam mit renommierten Kollegen aus den USA über die Entschlüsselung des Wirkmechanismus eines neuen Katalysators, der die Platinmenge und damit die Kosten von Brennstoffzellen um über 80 Prozent senken kann. Peter Strasser ist Professor für Chemie an der Technischen Universität Berlin und Mitglied im Exzellenzcluster UniCat.

Die Forscherinnen und Forscher erzeugten kugelförmige Katalysatoren mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, indem sie Platinpartikel mit Kupfer mischten und anschließend das Kupfer teilweise wieder aus den Legierungspartikeln entfernten. Dabei bildete sich eine äußere Platin-Schale mit einer Dicke von nur wenigen Atomen. Die Forscher konnten auf atomarer Ebene nachweisen, dass durch den Mischungs- und Entmischungsprozess die Platin-Atome an der Oberfläche einen sehr viel kleineren Abstand haben als herkömmliches Platin.

Diese unnatürliche strukturelle kompressive Verspannung der obersten Atomlagen, so konnten die Forscher zeigen, führt zu einer reduzierten Bindungsstärke von Sauerstoffatomen auf diesen Partikeln. Dadurch werden diese neuartigen Platin-Legierungen zu besseren Katalysatoren für Brennstoffzellen als reines Platin; denn die Gesamtbildungsrate von Wasser und damit die elektrische Leistung der Brennstoffzelle werden stark erhöht…….

Weitere Informationen:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/medieninformationen/
http://www.nature.com/nchem/journal/v2/n4/index.html
http://www.unicat.tu-berlin.de/Research-Highlights.48.0.html.
http://www.unicat.tu-berlin.de
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