P 1550 - Verschleißschutz von Stahlbauteilen durch intermetallische nickelbasierte Hartphasenauftragschweißungen mit definierten spanend bearbeiteten Oberflächen

P 1551 - Entwicklung eines gewichtsoptimierten Strukturkonzepts für ein Stahlbatteriegehäuse unter Anwendung funktionaler Integration und struktureller Optimierungsmethoden Aufgrund von aktuellen ökologischen, ökonomischen und sozialen Veränderungen findet derzeitig ein Umdenken in der Entwicklung und Gestaltung von zukünftigen Fahrzeugen statt. Viele Hersteller verfolgen aufgrund eines oder mehrerer dieser Faktoren die Entwicklung von batterieelektrischen Fahrzeugen. Bei heutigen Elektrofahrzeugen hat der Energiespeicher einen hohen Anteil am Gesamtgewicht. Diese Komponente besteht überwiegend aus Lithium-Ionen Zellen, die zu Modulen zusammengefasst und anschließend in eine Gehäusestruktur eingesetzt werden. Die Anforderungen an diese Struktur sind vielfältig und stehen zum Teil im Zielkonflikt. Als Beispiel sind hier die hohen Anforderungen hinsichtlich der Crashsicherheit bei minimalem Bauraum zu nennen. Nicht selten müssen somit bei der Entwicklung Kompromisse gefunden werden, die häufig in ein erhöhtes Gewicht des Gehäuses zur Folge haben. In diesem Teilprojekt wurde ein gewichtsoptimiertes Konzept für ein Stahlbatteriegehäuse entwickelt, welches die Anforderungen aus dem Gesamtprojekt hinsichtlich des Korrosionsschutzes, der Dichtigkeit und der Fügetechnik berücksichtigt. Das Konzept wurde auf System- und Gesamtfahrzeugebene betrachtet, um funktionale Anforderungen in der Entwicklung zu berücksichtigen und einen hohen Grad der Funktionsintegration zu erreichen. Das Leichtbauziel wurde zudem durch den Einsatz von virtuellen Optimierungsmethoden verfolgt. Darüber hinaus wurde eine Nachhaltigkeitsbewertung in Form einer Carbon-Footprint Analyse mit einer Vergleichsreferenz durchgeführt, um das entwickelte Batteriegehäuse ökologisch zu bewerten. Auf Grundlage der Erkenntnisse dieses Teilprojektes wurde abschließend ein Musterbatteriegehäuse gefügt, an dem die grundsätzliche Herstellbarkeit sowie Dichtheitseigenschaften untersucht wurden. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Veröffentlichung: Januar 2025 Autoren: S. Spohr, Ch. Krüger, M. Korten, L. Eckstein

P 1559 - Integriertes Planungstool für die Kosten- und 3D-Strukturplanung für Offshore-Windparks zur Erzeugung von H2 Aufgrund des Klimawandels besteht der akute Handlungsbedarf, einen Wechsel von fossilen Energieträgern hin zu erneuerbaren Energiequellen vorzunehmen. Offshore-Windparks bieten dabei die Möglichkeit, große Mengen an Strom aus regenerativen Energiequellen bereitzustellen. Allerdings treten bei der Stromproduktion periodische Schwankungen auf, die in den dynamischen Umgebungsbedingungen begründet sind. Um eine Zwischenspeicherung der umgewandelten Energie zu ermöglichen, ist die Herstellung von Wasserstoff aus Offshore-Windenergie sinnvoll. Der dazu verwendete Prozess wird als Elektrolyse bezeichnet. Somit ist es möglich, die Produktion und den Verbrauch der grünen Energie zeitlich zu entkoppeln. Problemstellung Bisher haben Offshore-Windparks mit integrierter Wasserstoffinfrastruktur aufgrund ihrer Neuartigkeit nur ein geringes Technology Readiness Level (TRL). In der Gestaltung, Planung und Projektdurchführung fehlt das Erfahrungswissen. Es werden flexible Planungsverfahren benötigt, da das Spektrum an Konfigurationsmöglichkeiten breit ist. So müssen die verschiedenen Arten der Elektrolyse sowie Transporttechnologien mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen betrachtet und für den konkreten Anwendungsfall bewertet werden. Zudem sind die Systemkosten und die Energieproduktion von den Umgebungsparametern abhängig, welche für jedes Szenario variieren können. Diese Einflussgrößen wirken zudem aufeinander ein, wodurch sich die Komplexität der Planung des Gesamtsystems erhöht und eine Einschätzung der Durchführbarkeit anhand wirtschaftlicher Kennzahlen im Augenblick nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar ist. Zielstellung und Lösungsweg Ziel dieses Forschungsvorhabens war daher die Erstellung einer Planungsmethodik sowie die Entwicklung eines Werkzeuges für die 3D-Struktur- sowie Kostenplanung von Offshore-Windparks mit integrierter Wasserstoffinfrastruktur. Zusätzlich wurde ein systemdynamisches Modell erstellt, mit dem die Zusammenhänge von Einflussfaktoren dargestellt werden. In dem Projekt wurden verschiedene Möglichkeiten der Systemstruktur betrachtet und ein Anwendungsszenario definiert. Mithilfe von konfigurierbaren Parametern (technisch, ozeanografisch etc.) konnten Kennzahlen für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erstellt werden, wodurch eine szenarioanalytische Betrachtungsweise umgesetzt wurde. Als Datengrundlage für die Umgebungsparametern wurden Geoinformationssystem-Daten (GIS-Daten) in das System integriert, um Umgebungsparameter und standorttypische Faktoren in den Planungsprozess einzubeziehen (Entfernung zur Küste, Wassertiefe etc.). Anhand dieser Parameter erfolgte die Kalkulation des produzierten Wasserstoffs sowie dessen Verrechnung mit den Systemkosten. Nutzen Das entwickelte Planungswerkzeug unterstützt die Unternehmen der Offshore-Windindustrie bei der ganzheitlichen Planung und kostentechnischen Bewertung vonOffshore-Windparks mit einer Wasserstoffinfrastruktur. Mittels einer interaktiven Umgebung können individuelle Szenarien und Systemauslegungen dargestellt und wirtschaftlich bewertet werden. Es verringert somit den Planungsaufwand dieser Großprojekte und unterstützt bei der Entscheidungsfindung in der Planungsphase. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Veröffentlichung: Februar 2025 Autoren: M. Hayduk, O. Kühn