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FRAUNHOFER INSTITUT FÜR KERAMISCHE TECHNOLOGIEN UND SYSTEME IKTSUMWELT- UND ENERGIETECHNIK
www.ikts.fraunhofer.de
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AGENDA
Fraunhofer IKTS
Energie- und Umwelttechnik am IKTS
Applikationszentrum Bioenergie Pöhl
Brennstoffzellen - Keramische Technologie in der Anwendung
“Strom aus Stroh” – Synergien zwischen Umwelt- und Energietechnologien
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Fraunhofer IKTS Standorte und Außenstellen
Das Fraunhofer IKTS im Profil
Hauptsitz
Dresden, Winterbergstraße
Institutsteile
Hermsdorf, Thüringen
Materialdiagnostik, Dresden
Fraunhofer Center
for Energy Innovation CEI, Connecticut/USA
Außenstellen
Applikationszentrum Batterietechnik Pleißa, Sachsen
Applikationszentrum Bioenergie Pöhl, Sachsen
Applikationszentrum Membrantechnik Schmalkalden, Thüringen
Dresden
Pleißa
Hermsdorf
Pöhl
Schmalkalden
Berlin
Connecticut/USA
IIIIII
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Fraunhofer IKTS in Zahlen
Standorte Haupt-sitz
InstitutsteilHermsdorf
InstitutsteilMaterial-
diagnostik
Gesamt
Personal (Vollstellenäquivalent) 301 138 130 569
Betriebshaushalt in Mio. € 25,7 10,4 12,1 48,2
Industrieerträge in Mio. € 8,9 5,5 2,2 16,6Stand: Juli 2014
Institutsleiter:
Prof. Dr. Alexander Michaelis
Das Fraunhofer IKTS im Profil
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Fraunhofer IKTS in Zahlen
Entwicklung des Gesamthaushaltes 2005 – 2013 (in Mio. Euro)
Das Fraunhofer IKTS im Profil
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Fraunhofer IKTSKompetenz in Keramik
Moderne keramische Hochleistungswerkstoffe
Industrierelevante Technologien
Prototypische Bauteile und Systeme
Optik
Umwelt- und Verfahrenstechnik
Maschinenbau und Fahrzeugtechnik
Elektronik und Mikrosysteme
Bio- und Medizintechnik Werkstoffe und
Verfahren
Energie
Material- und Prozessanalyse
Das Fraunhofer IKTS im Profil
Unikale Eigenschaften von Hochleistungskeramik
Extreme Härte und Festigkeit | Hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit | Langzeitstabilität Hohe Temperaturbeständigkeit | Geringes Gewicht | Biokompatibilität | Multi-Funktionalität
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Fraunhofer IKTSUnsere Geschäftsfelder
Das Fraunhofer IKTS im Profil
WERKSTOFFE UND VERFAHREN
MASCHINENBAU UND FAHRZEUGTECHNIK
ELEKTRONIK UND MIKROSYSTEME
ENERGIEMATERIAL- UND PROZESSANALYSE
OPTIK
BIO- UND MEDIZINTECHNIK
UMWELT- UND VERFAHRENSTECHNIK
SYSTEM-KOMPETENZ
TECHNOLOGIE-KOMPETENZ
WERKSTOFF-KOMPETENZ
MATERIAL-DIAGNOSE
ZuverlässigkeitQualitätssicherung
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Fraunhofer IKTSEnergie- und Umwelttechnologien
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Fraunhofer IKTSEnergie- und Umwelttechnologien
ENERGIE UMWELT- UND VERFAHRENSTECHNIK
Hochtemperatur-Brennstoffzellen
Energiespeicher
Energy Harvesting und Photovoltaik
Hochtemperaturwerkstoffe und Thermoelektrika
Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung
Wertstoffrückgewinnung
Biomassetechnologie
Prozessintensivierung
Effiziente Verbrennung
Katalytische Abgasreinigung
Synthetische und Biokraftstoffe
KERNKOMPETENZEN
Keramische Werkstoffe
Keramische Technologie
Membrantechnologie
Elektrochemie
Sensorik
Simulation/Modellierung
Prozessentwicklung
Systementwicklung
Prozessintegration
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© Fraunhofer Folie 12
Fraunhofer IKTSKeramische Membranen – „From Support to Systems“
Support Membran Modul Anlage
Anwendungsspezifische Membranauswahl
Entwicklung und Bau von Pilotanlagen für die Mikro-, Nano-, Ultrafiltration (0,1m2…1.000m2)
Material-, Prozess- und System- Kompetenz
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AZB PöhlF&E entlang der gesamten Prozesskette der Biogaserzeugung
Substrate Substrat-vorbehandlung
Fermentation Biogas-aufbereitung
Biogasnutzung
Organische Abfälle
Lignozellulosehaltige Reststoffe (Stroh, Landschaftspflege)
Wirtschaftsdünger (HTK)
Alternative Energiepflanzen (Szarvasigras, Igniscum,…)
Desintegration
Mechanische Zerkleinerung
Dekonservierung
Hydrolyse
Rührleistung
Mischprozesse
Additive (Enzyme, Spurenelemente)
Prozessmess- und Steuerung
Methanproduktion
Reinigung
Entschwefelung
Trocknung
Aufbereitung
CO2-Separation
Speicherung
KWK
Brennstoffzellen (SOFC)
Biomethan – SNG
Fuel
Flexibilisierung der Energieerzeugung
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© Fraunhofer Folie 14
IKTS Hermsdorf
IKTS Dresden
AZB Pöhl
Fraunhofer IKTSApplikationszentrum Bioenergie (AZB) Pöhl
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AZB PöhlMaßstabsübertragung und Nachweisführung
Kontinuierlich5L- bis 30L-Reaktoren
Batch1L-Maßstab
Pilotanlage 2 x 5m³
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AZB Pöhl Verfahrenserprobung im Pilotmaßstab (Strohvergärung)
zerkleinert
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AZB PöhlVerfahrenserprobung im Pilotmaßstab (Bedarfsgerechte Biogaserzeugung)
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Technologie- und Anlagenentwicklung in den Bereichen Bioenergie und Umwelttechnik
Durchführung von kontinuierlichen Gärversuchen im Pilotmaßstab
Testung kundenspezifischer Substrate
Erprobung von Anlagen (Substratzerkleinerung und -aufschluss, Gärrestkonditionierung, Biogasreinigung und Aufbereitung)
AZB PöhlKooperationsangebot
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EnergietechnikBrennstoffzellen – Keramische Technologie in der Anwendung
WERKSTOFF MODUL SYSTEM APPLIKATION
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eneramic® System von Fraunhofer
Feststoffbrennstoffzelle-Batterie-Hybridsystem
Mobile 100Wel Stromerzeugung
SOFC stack
Hochtemperaturmaterialien
ZrO2-Elektrolyt (YSZ, ScSZ)
Cermet - ZrO2/Ni Anoden
LSM-Perovskite für Kathode und Kontaktrippen
Metal Crofer®-Platten für Rahmen und Interkonnektoren
SiO2-Al2O3-BaO basierte Fügegläser
SOFC stack
SOFC-BrennstoffzellensystemeKeramische Technologie in der Anwendung
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Abgas-brenner
ReformerStart-brenner
Brennstoffverarbeitung
Keramische Schäume (SiC, SSiC)
Katalysatorbeschichtungen
Effizienter und sicherer Betrieb beiHochtemperaturprozessen
SOFC-BrennstoffzellensystemeAngewandte keramische Technologie
eneramic® system by Fraunhofer
Feststoffbrennstoffzelle-Batterie-Hybridsystem
Mobile 100Wel Stromerzeugung
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© Fraunhofer IKTS - 23 -
- s trictly confidential -
SOFC-Brennstoffzellensysteme am Fraunhofer IKTS„From Powder to Power“
Fertigungsplanung und Kleinserienproduktion
• Wertanalyseprozess
• Produktionsplanung
• Kleinserienfertigung
Systementwicklung und -demonstration
• Proof-of-Concept
• Systemprototypen
• Sicherheitskonzept, CE
Teststandsbau und Validierung
• Projekt-spezifische Versuchsanlagen
• Aufbau, IBN u. Betrieb
CAD und Simulation
• Systemkonzeption
• 3-D CAD Entwurf
• Prozessmodelle
• Komponentenmodelle
Reaktoren und Systemkomponenten
• Reformer, Brenner, WÜ
• Membranreaktoren
• Sensorik
SOFC-Stacks
• CFY Mk35x, 10-40E
• HotBox-Integration
• Test, Charakterisierung
Zell- und Stackkomponenten
• Elektroden, MEAs
• Kontaktschichten
• Glasdichtungen
Materialien und Prozesse
• Pulver, Pasten, Folien
• Schutzschichten
• Charakterisierung
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© Fraunhofer IKTS - 24 -
eneramic-BrennstoffzellensystemePrototypen Feldtests eneramic®
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© Fraunhofer IKTS - 25 -
- s trictly confidential -
Brennstoffzellensysteme am Fraunhofer IKTSTechnologieportfolio
DFC®
TechnologyIntegrated
Stack ModulePlanar
Mini-StackBundled
MicrotubesCeramic
Multilayer
Biogas
SOFC
Natural Gas
SOFC
LPG
SOFC
Butane
SOFC
Hydrogen
PEFC
eneramicby Fraunhofer
â
NG / Biogas
MCFC
CFY StackTechnology
10 kW1 kW100 W10 W1 W 1 MW
hand-held portable stationary
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© Fraunhofer IKTS - 26 -
- s trictly confidential -
Synergien zwischen Energie- und Umwelttechnik„Strom aus Stroh“
Biomassetechnologie
Brennstoffzellentechnologie
„Strom aus Stroh“Effiziente Biogasherstellung und
-verstromung
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© Fraunhofer IKTS - 27 -
- s trictly confidential -
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© Fraunhofer
350 m² Trockenraum – Entwicklung von Verfahren und Technologien
Von diskontinuierlichen Verfahren im Labormaßstab bis zu kontinuierlichen Verfahren im Technikumsmaßstab
Upscaling auf Produktions-prozesse mit hohen Durchsatzraten
Schwerpunkt auf mobile und stationären Energiespeichern
Lithium-Ionen-Technologie Effiziente Herstellungsverfahren im Technikum Pleißa
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© Fraunhofer
Energy
Energie-speicher
Brennstoff-zellen
EnergyHarvesting
Abgasnach-behandlung
Biomasse-technologie
Energie-speicher
Energie-wandler
Prozess-Intensivierung
Ressourcen
Katalyse
Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung
Photovoltaik
Fraunhofer IKTSEnergie- und Umwelttechnologien am Fraunhofer IKTS
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© Fraunhofer
Fraunhofer IKTSAlleinstellungsmerkmale
Geschlossene Wertschöpfungsketten vom Material zum System
Multiskalenentwicklung vom Labor- in den Technikumsmaßstab
Struktur- und Funktionskeramik Verbindung verschiedener Technologieplattformen
Material-, Bauteil- und Prozessanalyseüber die gesamte Produktlebenszeit
Netzwerkbildnerüber 450 nationale und internationale Partner
Das Fraunhofer IKTS im Profil
SYSTEM-KOMPETENZ
TECHNOLOGIE-KOMPETENZ
WERKSTOFF-KOMPETENZ
MATERIAL-DIAGNOSE
ZuverlässigkeitQualitätssicherung
Material
Komponente
Modul System
Keramikkompetenz Systemkompetenz
Wir bringen Welten zusammen