Partner und WBR

Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 95 unabhängige Forschungseinrichtungen, die sich dem Brückenschlag zwischen Grundlagenwissenschaft und angewandter Forschung und Entwicklung verschrieben haben. Das INP - Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. ist das größte außeruniversitäre Forschungsinstitut in Europa auf dem Gebiet der Niedertemperaturplasmen.

Das INP-Programm "Werkstoffe und Oberflächen" erforscht und entwickelt nanostrukturierte Materialien und dünne Schichten, die mit plasmagestützten Verfahren sowohl bei niedrigem als auch bei atmosphärischem Druck hergestellt werden. Im Kern des Programms werden physikalische und chemische Gasphasenabscheidungsprozesse (PVD und CVD) zur Synthese von Hochleistungsdünnschichten entwickelt, die beispielsweise aus komplexen Metalllegierungen und Keramiken, Mehrschichtsystemen und Hybridmaterialien aus Metallen, Keramiken, Polymeren und Kohlenstoff bestehen. Aktuelle Entwicklungen im Bereich fortschrittlicher Materialien für die Energiespeicherung und -umwandlung werden von der Forschungsgruppe Materialien für Energietechnologien geleitet, die sich auf die Entwicklung innovativer Synthesewege in der Plasmatechnik konzentriert, die den Durchbruch für eine kosteneffiziente Produktion und langzeitstabile Hochleistungsbrennstoffzellen, Elektrolyseure und Batterien ermöglichen. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern werden elektrochemisch aktive Schichten wie Elektrolyte, Elektroden und Katalysatoren mittels präzise gesteuerter Prozesse sowie Korrosionsschutz und Wasserstoffbarrieren auf Stahl- und Bipolarplattenkomponenten synthetisiert.

Die Entwicklung von Prozessen und die Optimierung von Eigenschaften werden eng begleitet von einer screeningartigen und vertieften strukturellen, kristallographischen und elektrochemischen Charakterisierung mittels eines breiten Portfolios an analytischen Methoden.

Rolle in HiPowAR

Das INP wird in Zusammenarbeit mit dem IKTS ein Screening von MIEC-Materialien durchführen und geeignete Kandidaten für die plasmagestützte Abscheidung komplexer Metalloxid-Dünnschichten auswählen. Das INP wird dann einen kombinierten Ansatz aus physikalischer Gasphasenabscheidung und selektivem Laserglühen als neue Plattform für die transformative Forschung und Entwicklung von leistungsstarken MIEC-Dünnschichtelektrolyten mit genau abgestimmten Zusammensetzungen und optimierten kristallographischen und elektrischen Eigenschaften anwenden und entwickeln. Das INP wird auch routinemäßige strukturelle Charakterisierungen und Leistungstests von Dünnschichtmembranen auf porösen Trägern als Teil der Prozessparameteroptimierung sowie Post-Mortem-Untersuchungen zur Degradation unter Betriebsbedingungen durchführen.

Als Koordinator wird das INP für das Projektmanagement sowie für das Arbeitspaket Verbreitung/Nutzung und Kommunikation verantwortlich sein. INP hat bereits große nationale und internationale Projekte koordiniert und gemanagt sowie PlasmaShape (FP7, Nr. 316216) koordiniert. Das INP wird das Projekt in seinem Ziel unterstützen, die Forschungsergebnisse in Technologien für den Einsatz in der Industrie zu verwerten. Dazu dient ein Patentmanager, der in enger Zusammenarbeit mit externen Patentanwaltskanzleien alle Fragen des geistigen Eigentums und der Erfindungen (Patente, Gebrauchsmuster, Marken) betreut. Im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit ist das INP erfahren im Verteilen von Pressemitteilungen, in der Kommunikation mit Journalisten, in der Organisation von Veranstaltungen und in der Gestaltung von INPs Print- und Online-Inhalten, z. B. Werbematerialien, der Projektwebsite und Social-Media-Kanälen.

Das 2001 gegründete Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Zentrum "Zentrum für BrennstoffzellenTechnik" (ZBT GmbH) unterstützt die Industrie bei der beschleunigten Markteinführung von Brennstoffzellen und Wasserstofftechnologien.
Das ZBT beschäftigt ein interdisziplinäres Team von fast 100 qualifizierten Mitarbeitern, die größtenteils über langjährige Erfahrung im Bereich Forschung und Entwicklung verfügen. Ihr umfangreiches Know-how und die hervorragende Infrastruktur fließen in zahlreiche Kooperationen mit Industrieunternehmen und Forschungspartnern ein. Die Projekte und Dienstleistungen des ZBT reichen von der Entwicklung von Reformern, Brennstoffzellenstapeln und komplett einsatzfähigen Systemen über die Erprobung von Produktions- und Fertigungstechnologien für Zellkomponenten und ganze Brennstoffzellenstapel bis hin zur Erprobung von marktnahen Entwicklungen im Hinblick auf eine Lizenzierung.

ZBT arbeitete u.a. im Projekt "Toplaterne", das ein Teilprojekt des Leuchtturmprojektes e4ships (gefördert durch die Bundesrepublik Deutschland) war, und war auch am Projekt "E-Binnenschiff", gefördert durch das Land Nordrhein-Westfalen, beteiligt. In diesem Rahmen entwickelte das ZBT mehrere Excel-basierte Tools zur Berechnung von spezifischen Treibstoffemissionen, Ökobilanzen und Wirkungsgraden von Energieketten für See- und Binnenschiffe.
ZBT ist eine gemeinnützige GmbH, Geschäftsführerin ist Prof. Dr. Angelika Heinzel. Anteilseigner ist die Universität Duisburg-Essen.

Rolle in HiPowAR

Die Hauptaufgabe des ZBT ist es, die Energieeffizienz, die Umweltauswirkungen und die Wettbewerbsfähigkeit des HiPowAR-Systems zu bewerten. Zunächst wird eine Kostenabschätzung unter Verwendung der Ergebnisse der Simulation, der Kostenabschätzung aller HiPowAR-Geräte und der Abschätzung der Lebensdauerkosten und der Recyclingkosten der einzelnen Elemente durchgeführt.

Das ZBT ist auch verantwortlich für die Berechnung der Stromerzeugungskosten für das HiPowAR-System und für die anderen konventionellen Systeme, die entweder mit Erdgas oder mit Ammoniak arbeiten. Das ZBT wird auch die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen von HiPowAR in Europa untersuchen, indem es verschiedene mögliche Anwendungen in Betracht zieht, wie z.B.: dezentrale Energieversorgung, Schifffahrt, Eisenbahn und Luftfahrt. Die Auswirkungen auf die Umwelt werden in Bezug auf die Reduzierung von Emissionen (PM, Nox, CO2) und in Bezug auf die Reduzierung der Produktion von fossilen Brennstoffen bewertet. Eine Roadmap für die Geschäftsentwicklung der HiPowAR-Systeme wird von ZBT erstellt werden.

Zusätzlich wird ZBT an der Modellierungs- und Simulationsarbeit für die Basisbewertung von Kraftwerkskonzepten und Benchmark-Definition sowie für die Entwicklung optimierter Konfigurationen mitwirken.

Politecnico di Milano (POLIMI) ist eine wissenschaftlich-technologische Universität, die Ingenieure, Architekten und Industriedesigner ausbildet. Es ist die größte technische Universität in Italien, die sich auf die Qualität und Innovation von Lehre und Forschung konzentriert und durch experimentelle Forschung und Technologietransfer eine fruchtbare Beziehung mit der Wirtschaft und der produktiven Welt entwickelt.

Das Politecnico gehört laut QS-Ranking in 7 Forschungsbereichen, die von Architektur und bebauter Umwelt über Informatik und Informationssysteme, Bauingenieurwesen und Hochbau, Chemieingenieurwesen und Elektronik bis hin zu Maschinenbau, Luftfahrt und Fertigungstechnik reichen, konstant zu den Top 10 der europäischen Universitäten. Die Forschung bildet einen parallelen Weg zu dem, der durch Kooperationen und Allianzen mit dem industriellen System gebildet wird, in vielen Fällen begünstigt durch die Fondazione Politecnico und durch Konsortien, zu denen das Politecnico gehört, was der Universität erlaubt, der Berufung der Gebiete zu folgen, in denen sie tätig ist, und ein Anreiz für deren Entwicklung zu sein. 

Das Politecnico nimmt an mehreren internationalen Forschungs- und Ausbildungsprojekten teil und arbeitet mit einem weltweiten Netzwerk von führenden technischen Universitäten und Forschungszentren zusammen. Die Abteilung für Energie, insbesondere, studiert Disziplinen und Technologien im Zusammenhang mit der Produktion, Umwandlung, Transport und Nutzung von Energie, im Hinblick auf eine vollständige soziale und ökologische Nachhaltigkeit.

Rolle in HiPowAR

Die Rolle von POLIMI bezieht sich hauptsächlich auf die Entwicklung der Modellierung, Simulation und Optimierung des HiPowAR-Systemlayouts im Hinblick auf eine mögliche Anwendung in stationären und mobilen Anwendungen und die Bewertung der Energieeffizienz des Systems. Die Aktivität beinhaltet die Entwicklung und Anwendung spezifischer Simulationswerkzeuge für die Schlüsselkomponenten des Systems (z. B. MIEC, Oxidationskammer - validiert auf der Grundlage experimenteller Ergebnisse für das MIEC und aus dem Prüfstand für die interne Druckverbrennung von NH3 -, Expander, Kondensator und Abscheider, Luftzufuhrsystem, Nebenaggregate) und für das Anlagenlayout, das im Hinblick auf die Effizienz- und Kostenoptimierung bei Voll- und Teillast simuliert wird.

POLIMI wird dann eine Reihe von optimierten Konfigurationen des Kraftwerksblocks im Hinblick auf die Umsetzung für großtechnische Anlagen entwickeln, wobei der Schwerpunkt sowohl auf stationären Anwendungen (z. B. im MW-Maßstab oder darüber) als auch auf mobilen Anwendungen (im 100-kW- und 400-kW-Maßstab) liegt. Außerdem werden die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die HiPowar-Anlage mit einer vorläufigen Abschätzung ihrer wirtschaftlichen Leistungsindikatoren (einschließlich der spezifischen Gesamtkosten der Anlage und der Kosten der Stromerzeugung) definiert.

Fraunhofer ist mit 74 Instituten und mehr als 28.000 Wissenschaftlern und Ingenieuren die größte anwendungsorientierte Forschungsorganisation Europas. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme mit Sitz in Dresden und Hermsdorf deckt den gesamten Bereich der Hochleistungskeramik ab.

Das Fraunhofer IKTS entwickelt Konzepte für Produkt- und Prozessinnovationen in zahlreichen zukunftsweisenden Industriezweigen. Der Bereich Umwelt- und Verfahrenstechnik stellt eine der größten europäischen Forschungsgruppen auf dem Gebiet der keramischen Membranen dar. Keramische Membranen, Filter, Adsorbentien und Katalysatoren des Fraunhofer IKTS sind aus der Gasaufbereitung und Wasseraufbereitung nicht mehr wegzudenken. Das Fraunhofer IKTS ist vor allem mit seiner Abteilung HTSC (High-Temperature Separation and Catalysis) beteiligt, die sich typischerweise mit der Entwicklung von MIEC-Membranen (Mixed Ionic Electronic Condcutors) für die O2- und H2-Trennung, Sauerstoffspeichermaterialien (OSM) und Mischoxidkatalysatoren für die heterogene Katalyse beschäftigt. HTSC arbeitet entlang der gesamten Kette von der Pulversynthese über die keramische Formgebung, Charakterisierung und Simulation bis hin zum Aufbau von Demonstrationsanlagen.

Derzeit beschäftigt sich die Abteilung HTSC insbesondere mit der Anwendung von MIEC-Membrananlagen zur Energieeinsparung und CO2-Abscheidung in Verbrennungsprozessen. Als Ergebnis dieser Aktivitäten wurde die Druckverbrennung von kohlenstofffreien Brennstoffen in einem Membranreaktor als vielversprechender Weg für eine effizientere Energieerzeugung identifiziert.

Rolle in HiPowAR

Innerhalb von HiPowAR ist das Fraunhofer IKTS für die Entwicklung des Konzepts eines Membranreaktors verantwortlich, der für eine Verbrennung von Ammoniak unter hohem Druck direkt an einer O2 liefernden Keramikmembran geeignet ist. Darüber hinaus wird das Fraunhofer IKTS auch die für den Membranreaktor benötigten MIEC-Membranen (Mixed Ionic Electronic Conductor) entwickeln und herstellen. Letzterer wird mit mindestens 1000 MIEC-Membranrohren ausgestattet sein. Außerdem wird der gesamte Prüfstand, bestehend aus dem Membranreaktor, der Brennstoffpumpe, dem Wärmetauscher, dem Rezirkulationskreislauf und dem Gasexpander, vom Partner PBS Brno am Fraunhofer IKTS aufgebaut. Dementsprechend werden auch die Tests für verschiedene Membranen von den Mitarbeitern des IKTS durchgeführt.

Die Maston Group ist führend in der Entwicklung und Vermarktung fortschrittlicher Lösungen für erneuerbare Energien, einschließlich solarbetriebener Kohlenstoffabscheidung, eFuel-Produktion, Bioenergie und Energiespeichertechnologien. Innerhalb der Maston Group AB spielt das Maston Renewable Energy Laboratory (MREL) eine entscheidende Rolle als Einrichtung für Produktdesign und experimentelle Prototypentests. MREL ist mit hochmodernen Prototyping-Fertigungstechnologien und Prüfständen ausgestattet, die eine rigorose Bewertung und Entwicklung neuartiger Technologien für erneuerbare Energien ermöglichen.

Das Engagement der Maston Group für Innovation zeigt sich in ihrer aktiven Teilnahme an wichtigen Projekten der Europäischen Union, wie dem HEU-Projekt HYCORE (GA Nr. 101096789). Durch die Verbindung von fortschrittlicher Forschung mit praktischen Anwendungen ist die Maston Group bestrebt, die Grenzen des Möglichen im Bereich der erneuerbaren Energien zu erweitern und einen wichtigen Beitrag zum Übergang zu einer nachhaltigen, kohlenstofffreien Zukunft zu leisten.

Rolle in HiPowAR

Die Maston Group spielt eine zentrale Rolle im HiPowAR-Projekt und konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung kritischer Systemkomponenten, die für den Bau eines fortschrittlichen Membranreaktors im Rahmen des Arbeitspakets 2 (WP2) erforderlich sind. Das Fachwissen der Maston Group im Bereich Systemdesign und Prototyping wird entscheidend dazu beitragen, die erfolgreiche Integration und Funktionalität des Membranreaktors sicherzustellen, insbesondere während der Tests vor Ort bei Fraunhofer.

Zusätzlich zur Unterstützung der technischen Entwicklung des Reaktors wird die Maston Group die Implementierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) zur Verbesserung der Systemfunktionalität überwachen. Das Unternehmen wird auch zur Systemsimulation im Rahmen des Arbeitspakets 5 (WP5) beitragen, indem es wichtige Daten aus dem Dampferzeuger bereitstellt, die für die Bewertung der gesamten Systemleistung entscheidend sind. Darüber hinaus wird sich die Maston Group aktiv an Verbreitungsaktivitäten beteiligen und die Projektergebnisse mit potenziellen Endnutzern teilen, um die Akzeptanz zu fördern und die langfristige Wirkung des Projekts zu gewährleisten.

RANOTOR AB wurde von dem ehemaligen Projektleiter des SAABS-Dampfmotors für Fahrzeuge gegründet. Hubkolbenmotor ist ein besserer Expandertyp als Dampfturbine, wenn die Leistung unter 1000 kW liegt. Das Projekt wurde eingestellt, als der Katalysator aufkam, aber es gab immer wieder Interesse an der Technologie, sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen.

In den letzten Jahren wurden mehrere Projekte in Zusammenarbeit mit der Industrie und Universitäten durchgeführt. RANOTOR hat Kunden, die moderne Dampfmotoren für WHR (Waste Heat Recovery) wollen, und es gibt ein starkes Interesse für den Dampfmotor, um verschiedene Arten von unraffiniertem und billigem Biobrennstoff, aber auch andere Brennstoffe wie Wasserstoff, Wasserstoffperoxid, Eisenpulver und Concentrating Solar Power zu nutzen.

Rolle in HiPowAR

Herr Platell betreut die Arbeiten der Firma RANOTOR im Rahmen von HiPowAr, bei denen es darum geht, zu untersuchen, wie die Dampfkraft im kleinen Maßstab in Form einer modernen High-Tech-Dampfmaschine in das HiPowAr-Konzept passen wird.  Darüber hinaus könnte das kompakte Dampferzeugerkonzept von RANOTOR auch eine attraktive Leistung im HiPowAr-Konzept bieten.

Univ. - Prof. Dr.-Ing. Heinz Peter Berg

Heinz Peter Berg ist seit 1997 ordentlicher Universitätsprofessor an der BTU. Seit 30 Jahren ist er in verschiedenen leitenden Funktionen des F&E-Bereichs von Unternehmen und Instituten tätig. Seine berufliche Laufbahn startete er 1982 als Wissenschaftler an der TU-Darmstadt. Nach dem Abschluss als Dr.-Ing. war er Mitglied des Gründerteams der BMW Rolls-Royce. Dort leitete er ab 1991 verschiedene Forschungs- und Entwicklungsbereiche. In der Zeit von 1997-2005 war er Vizepräsident der Brandenburgischen Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft und des Engineering Cooperation Centers. Von 2005 bis heute ist er Gründer und Gesellschafter von 6 innovativen Technologieunternehmen.

Seit 1996 ist er ordentlicher Univ.-Prof. und Lehrstuhlinhaber, Mitglied in verschiedenen Technologie- Organisationen, Experte und Gutachter. Seine Forschungs- und Lehrschwerpunkte liegen auf den Gebieten der angewandten Thermodynamik, der zukunftsorientierten Antriebssystemen sowie der Energiewandler. Die Publikationsliste umfasst über 70 Publikationen und Buchbeiträge. Neben dem F&E- Bereich arbeitet er an der Realisierung von innovativen Zukunftstechnologien.

Christian Kunkel

Fachgebiet: Verbrennungsprozesse für 4-Takt Verbrennungsmotoren und CO₂-neutrale Lösungen

Christian leitet die Abteilung „Verbrennungsentwicklung für Viertaktmotoren“ bei der MAN Energy Solutions in Augsburg. In dieser Rolle, ist er unter anderem verantwortlich für zukünftige CO₂-neutrale Verbrennungskonzepte für Viertaktmotoren und zugehörige Kraftstoffe. Er ist auf Seiten der MAN verantwortlich für das seitens des BMWi geförderten Projekts „AmmoniaMot“, welches sich zum Ziel setzt, Ammoniak im Verbrennungsmotor als kohlenstofffreien Kraftstoff einzusetzen. Außerdem verantwortet er das „Functional Competence Center Combustion“ im MAN-Konzern mit und vertritt die MAN in der FVV (Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.). Nach seinem Ingenieursstudium am Karlsruher Institut für Technology (KIT) war Christian über sieben Jahre Teil der Vorentwicklung der MTU Friedrichshafen (Rolls-Royce Power Systems), bevor er zur MAN Energy Solutions nach Augsburg wechselte.

Emanuel G. Pesatori

Emanuel schloss 1996 mit einem Master of Science in Maschinenbau am Politecnico di Milano ab.
Nachdem er als Offizier im italienischen Marine-Ingenieurkorps gedient hatte, kam er 1999 zu ANSALDO ENERGIA als thermodynamischer Konstruktionsingenieur für Dampfturbinen. Nachdem er auch Erfahrungen in der Konstruktion von Verdichtern gesammelt hatte, begann er seine ersten Erfahrungen als F&E-Ingenieur zu sammeln, wobei sein besonderes Interesse zunächst der aerodynamischen Auslegung von Dampfturbinenschaufelprofilen galt. Später, in der Rolle des Teamkoordinators, konzentrierte sich sein Interesse auf die gesamte LP-Schaufelkonstruktion, nachdem das Unternehmen zu Franco Tosi Meccanica übergegangen war. In der Rolle des Abteilungsleiters F&E verlagerten sich seine Aktivitäten auch auf Antriebskomponenten und auf die Konstruktion neuer Dampfturbinen-Maschinenrahmen.

Bei Franco Tosi Meccanica leitete er viele Jahre lang die Konstruktionsabteilung für Wasserturbinen, bevor er zunächst in die F&E und später in die Produktentwicklungsabteilung als Leiter des USC-Dampfturbinenentwicklungsprojekts zurückkehrte. Anschließend leitete er als Head of Engineering von Franco Tosi Meccanica die Abteilungen Dampf- und Hydrotechnik. In seinen verschiedenen Positionen hatte er die Möglichkeit, Fachwissen in der Koordination verschiedener Feldtestkampagnen und Forschungsprojekte zu entwickeln. In den verschiedenen Rollen, die er abdeckte, entwickelte er, ausgehend vom aero-thermodynamischen Bereich, Interesse und Expertise im strukturellen Bereich der Turbomaschinen.  Nach seinem Wechsel zu Exergy spa im Jahr 2016 als Koordinator für neue Technologien und F&E kam er im Juli 2019 als Leiter der Produktentwicklung zu Franco Tosi Meccanica zurück. Im Laufe seiner Karriere hat er viele wissenschaftliche Publikationen verfasst oder mitverfasst, vor allem im Bereich der Aerodynamik, des strukturellen dynamischen Verhaltens von Rotor und Schaufeln sowie des Designs von sCO2-Turbomaschinen und der Integration mit fortschrittlichen Stromkreisen.

Seit 2011 konzentrieren sich seine industriellen Forschungsaktivitäten auf fortschrittliche Maschinen für innovative thermische Zyklen wie sCO2 für CSP-, Biomasse- und H2-Zyklus-basierte Anwendungen, zusammen mit Energiespeichertechnologien.

Prof. Dr.-Ing. Udo Hellwig

Udo Hellwig leitet seit 1997 die ERK Eckrohrkessel GmbH in Berlin, wo er den Forschungs- und Entwicklungsbereich unter anderem um Themen „Biogene Brennstoffherstellung auf der Basis von Mikroalgen“ und „Entwicklung von Softwaretools für Computational Fluid Dynamics im Bereich der Energie- und Verfahrenstechnik“ erweitert hat. Der langjährige Familienbesitz brachte dem Unternehmen zusätzliche Stabilität und Zuverlässigkeit. Das Herzstück von Hellwigs Unternehmung bildet die Wärmetechnik, mit über 6100 Kesselinstallationen und hunderten Engineering-Aufträgen.
Nachdem er 1973 seinen Abschluss als Diplomingenieur für Verfahrenstechnik und 1978 den Diplomingenieur für Energieverfahrenstechnik machte, widmete er sich als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Berlin, einem Projekt zur Kohleveredelung. Daraufhin wurde er 1989 zum Hochschullehrer für mechanische Verfahrenstechnik an der TFH Berlin berufen.