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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


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Fraunhofer IKTS in Zahlen

Entwicklung des Gesamthaushaltes 2005 – 2013 (in Mio. Euro)


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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


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


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 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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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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- 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


eneramic-BrennstoffzellensystemePrototypen Feldtests eneramic®



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



Synergien zwischen Energie- und Umwelttechnik„Strom aus Stroh“

Biomassetechnologie

Brennstoffzellentechnologie

„Strom aus Stroh“Effiziente Biogasherstellung und

-verstromung

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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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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 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


SYSTEM-KOMPETENZ

TECHNOLOGIE-KOMPETENZ

WERKSTOFF-KOMPETENZ

MATERIAL-DIAGNOSE

ZuverlässigkeitQualitätssicherung

Material

Komponente

Modul System

Keramikkompetenz Systemkompetenz

Wir bringen Welten zusammen

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