Internationale Förderung

Resilienz für extreme Klimaereignisse mit interoperablen Daten, Modellen, Kommunikation und Steuerung (DIRECTED)

Extreme Wetterereignisse werden aufgrund des Klimawandels immer häufiger und intensiver. Bemühungen, die Katastrophenresistenz der europäischen Gesellschaft zu verbessern, haben daher höchste Priorität. In diesem Zusammenhang wird das von der EU finanzierte Projekt DIRECTED die Kommunikation, den Wissensaustausch und die Interoperabilität zwischen verschiedenen Akteuren fördern, um die Auswirkungen extremer Wetterereignisse zu mildern. Es wird einen wertorientierten Bottom-up-Ansatz für die gemeinsame Entwicklung neuer Strategien für Governance und Risikomanagement verwenden. Die Einrichtung einer Cloud-Plattform namens DATA-FABRIC wird den sicheren Austausch von strukturierten und unstrukturierten Daten ermöglichen, während vier Real World Labs sich mit aktuellen Problemen des Mehrfachgefahren-Risikomanagements und der Anpassung an den Klimawandel befassen werden. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, neue Rahmen zu entwickeln und zu testen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Max Steinhausen, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYDRIV

Projektlaufzeit: 1. Oktober 2022 – 30. September 2026

Projektpartner: Deutschland: Potsdam-Institut fur Klimafolgenforschung ev; Genillard & Co GmbH; Helmholtz Zentrum Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum gfz; 52 North Spatial Information Research GmbH; Erftverband – Dänemark: Danmarks Tekniske Universitet; Region Hovedstaden – Großbritannien: Sei Oxford Office ltd; Oasis Hub ltd – Irland: University College Cork - National University of Ireland, Cork – Italien: Gecosistema srl; Agenzia Regionale per la Sicurezza Territoriale e la Protezione Civile; Agenzia Regionale per la Prevenzione, l'Ambiente e l'Energia dell'Emilia-Romagna – Österreich: Internationales Institut fuer Angewandte Systemanalyse – Ungarn: Zala Kulonleges Mentok es Onkentes Tuzolto Egyesulet – Schweiz: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

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Die schwimmende Offshore-Windkraft hat ein enormes Potenzial, eine wesentliche Rolle bei der Erreichung der ehrgeizigen Ziele der Europäischen Kommission für eine klimaneutrale Energiewende zu spielen. Der Ausbau der schwimmenden Offshore-Windkapazitäten stellt jedoch eine große Herausforderung für den Schutz und die Erhaltung der Artenvielfalt in den Meeresbecken der EU dar. Das von der EU finanzierte Projekt INF4INiTY zielt darauf ab, kritische Technologien für künftige Offshore-Windparks zu entwickeln, die den menschlichen Bedarf an sauberer Energie mit dem Gebot der Minimierung negativer ökologischer und sozialer Auswirkungen in Einklang bringen. Das Projekt konzentriert sich auf ein naturverträgliches Design für Schwerkraftanker und das dazugehörige Kolkschutzsystem sowie auf eine innovative primäre künstliche Riffstruktur, die mit der schwimmenden Struktur einer schwimmenden Offshore-Windturbine kombiniert wird.

Kontakt an der TU Braunschweig: Christian Windt, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYKU

Projektlaufzeit: 1. Januar 2024 – 31. Dezember 2027

Projektpartner: 

Belgien: Universiteit Gent – Deutschland: Gottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover; Wikki Gesellschaft fur Numerische Kontinuumsmechanik mbh; Gicon-Grossmann Ingenieur Consult GmbH – Dänemark: Danmarks Tekniske Universitet; Niras AS – Italien: Politecnico di Torino – Norwegen: Sintef Ocean AS – Polen: Instytut Budownictwa Wodnego Polskiej Akademii Nauk – Spanien: Aquatera Atlantico sl; Mondragon Goi Eskola Politeknikoa Jose Maria Arizmendiarrieta s Coop – Türkei: BM Sumer Muhendislik Danismanlik Egitim Arastirma Gelistirme Sanayi Veticaret Limited Sirketi

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Der Bereich der gemischt-ganzzahligen optimalen Steuerung (Mixed-Integer Optimal Control, MIOC) wächst, steht aber aufgrund seiner Komplexität und Ineffizienz noch vor unbeantworteten Fragen. Das vom ERC finanzierte SCARCE-Projekt zielt darauf ab, die optimale Steuerung und Entscheidungsfindung für dynamische nichtlineare Prozesse, die in Netzwerkstrukturen auftreten, zu verbessern. Es befasst sich mit komplexen Themen wie Dekomposition, Relaxation, Approximation, Homogenisierung, limitierende Prozesse und schwache Topologien. Ziel ist es, effiziente Methoden für die Schätzung direkter Kosten, die Entwicklung nichtlinearer Solver und die Entwicklung von Entscheidungsstrategien zu entdecken, die in der Lage sind, Unsicherheiten bei kritischen Steuerungsaufgaben mit gesellschaftlicher Bedeutung zu bewältigen. SCARCE zielt darauf ab, neue Theorien einzuführen, numerische Näherungsmethoden zu entwickeln, Algorithmen in Software zu implementieren und Proof-of-Concept-Studien durchzuführen. Die Anwendungen dieser Forschung erstrecken sich auf verschiedene Bereiche, darunter Energienetze, Logistik, Dynamik der Krankheitsausbreitung und Biomedizin.

Kontakt an der TU Braunschweig: Christian Kirches, Institut für mathematische Optimierung

Projektlaufzeit: 1. Juli 2023 – 30. Juni 2028

Projektpartner: ausschließlich die TU Braunschweig

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Viele Prozesse im Erdsystem, an denen mehrere physikalische und mehrphasige Bedingungen beteiligt sind, erstrecken sich über mehrere Größenordnungen von Längen- und Zeitskalen. Die Ingenieurwissenschaften haben in ihrem Streben nach einem tieferen Prozessverständnis und lösungsorientiertem Design Skalierungstheorien verwendet, um skalenabhängige, komplexe Prozesse durch experimentelle Arbeit in einer Laborumgebung in verkleinertem Maßstab zu untersuchen. Der Standard-Skalierungsansatz, das π-Theorem von Buckingham, ist besonders unzureichend, wenn Multiphysik und mehrphasige Prozesse die Wahl von mehr als einer einzigen dimensionslosen Zahl erfordern. Dies führt zu schwerwiegenden Skaleneffekten und bedeutet in der Regel, dass die Genauigkeiten bei reduziertem Maßstab unzureichend quantifiziert werden. Daher haben wir einen nachweislich komplexen mehrphasigen Prozess für die Untersuchung der Skalierungsgenauigkeit gewählt - den fortschreitenden Einsturz von Wohngebäuden und den damit verbundenen Schutttransport, der sich aus extremen Strömungsereignissen von Naturgefahren wie Sturzfluten oder Tsunamis entwickelt.

ANGRYWATERS strebt einen Durchbruch bei der Modellierung dieser komplexen Prozesse an, indem neuartige Skalierungsgesetze abgeleitet werden, die im Rahmen der Lie-Gruppe der Punktskalierungstransformationen entwickelt werden. Die Skalierungsanforderungen werden auf die kombinierte Fluid-Struktur-Wechselwirkung in verschiedenen Maßstäben angewandt, um hochentwickelte Bauproben zu entwickeln. Dabei setzen wir den 3D-Druck und entsprechend entwickelte Materialien ein, um die Skalierungsanforderungen zu erfüllen. Wir führen eine umfassende Versuchskampagne mit mittelgroßen und großen Anlagen durch, bei der die Proben extremen Strömungsbedingungen in Form von Dammbruchwellen ausgesetzt werden. Wir betrachten Unterbaugruppen, einzelne und mehrere Gebäude, um das Verständnis der Energieverluste und der Trümmerproduktion beim Einsturz zu verbessern und eine reduzierte Maßstabsgenauigkeit zu erarbeiten. Eine realitätsnahe numerische Modellierung wird unsere Experimente ergänzen und unser Prozessverständnis vertiefen. Ein Modell mit Tiefenmittelung und einem neuartigen Trümmeradvektionsmodell verbessert die Vorhersagemöglichkeiten entscheidend.

Kontakt an der TU Braunschweig: Nils Goseberg, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYKU

Projektlaufzeit: 1. Juli 2024 – 30. Juni 2029

Projektpartner: ausschließlich die TU Braunschweig

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Bis heute wird der Batteriemarkt von Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) dominiert, da sich die Energiedichte mehr als verdoppelt hat und ihre Kosten um mindestens den Faktor 10 gesunken sind. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien (LIB) stoßen jedoch in Bezug auf die Energiedichte an ihre Leistungsgrenzen und sind mit Sicherheitsproblemen konfrontiert, was die Entwicklung und Produktion neuer Batteriegenerationen, wie z.B. Solid-State-Batterien (SSB), erforderlich macht, um in Europa eine neue industrielle Wertschöpfungskette für deren Kommerzialisierung zu schaffen. Folglich werden in der EU hergestellte SSBs mit hoher Energiedichte die Versorgung u.a. des Automobilsektors sicherstellen. Um dies zu erreichen, ist die Entwicklung und der Einsatz neuer Fertigungstechnologien, die die Produktion von SSB in großem Maßstab ermöglichen, von entscheidender Bedeutung. Unter den übergreifenden Themen für die Entwicklung und Produktion nachhaltiger Batterien in der Zukunft betrachtet die Roadmap4 BATTERY 2030+ die Herstellbarkeit als einen übergreifenden Schlüsselbereich. Innovative und skalierbare Fertigungstechniken zur Herstellung von SSBs werden die Kostenreduzierung, Energieeinsparungen und verbesserte Sicherheit beschleunigen.

ADVAGEN wird eine neue Lithium-Metall (LiM)-Batteriezellentechnologie entwickeln, die auf einem sicheren, zuverlässigen und leistungsstarken hybriden Festkörperelektrolyten (auf LLZO-LPS-Basis) basiert und einen Wettbewerbsvorteil gegenüber der weltweiten (hauptsächlich asiatischen) Konkurrenz darstellt. Dies wird die EU als Technologie- und Produktionsführer bei Batterien nachhaltig stärken, wie in der ERTRAC-Roadmap für die Elektrifizierung und im SET-Plan Aktionspunkt 7 festgelegt. Das ADVAGEN-Konsortium umfasst die wichtigsten EU-Akteure im Batteriesektor, von industriellen Materialherstellern (SCHT, CPT, ABEE) über Batteriehersteller (ABEE) bis hin zu Forschungs- und Entwicklungszentren (IKE, CEA, IREC, TUB, CICe, POLITO, INEGI, UL, FEV) und der Automobilindustrie (TME), die die gesamte Wissens- und Wertschöpfungskette abdecken. Durch die Entwicklung leistungsstarker, erschwinglicher und sicherer Batterien will ADVAGEN die europäische Wettbewerbsfähigkeit bei der Produktion von Batteriezellen wiederherstellen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Arno Kwade, Institut für Partikeltechnik

Projektlaufzeit: 1. August 2022 – 31. Juli 2026

Projektpartner: Belgien: ABEE Avesta Battery & Energy Engineering (Koordinator); Toyota Motor Europe nv – Deutschland: FEV Europe GmbH – Frankreich: Commissariat a l Energie Atomique et aux Energies Alternatives; Euroquality sas – Italien: Politecnico di Torino – Niederlande: Techconcepts bv – Norwegen: Ceramic Powder Technology as – Portugal: INEGI - Instituto de Ciencia e Inovacao em Engenharia Mecanica e Engenharia Industrial – Slowenien: Univerza v Ljubljani – Spanien: Centro de Investigacion Cooperativa de Energias Alternativas Fundacion, CIC Energigune Fundazioa; Fundacio Institut de Recerca de l'Energia de Catalunya; Ikerlan s. Coop

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Grüner Wasserstoff als Kraftstoff bietet die Möglichkeit, die Treibhausgasemissionen von Flugzeugen erheblich zu reduzieren oder sogar ganz zu eliminieren. Wenn flüssiger Wasserstoff (LH2) in Brennstoffzellen (BZ) zur Stromerzeugung verwendet wird, entstehen keine CO2-, SOx- und NOx-Emissionen. Der beste Weg, diese Lösung zu erreichen, ist die Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen BZ-Systems als integraler Bestandteil eines neuen LH2-Flugzeugkonzepts. Dies bedeutet eine Abkehr von der derzeitigen "Plug and Play"-Philosophie (getrennte Entwicklung von Motor und Flugzeugarchitektur) hin zu einer disruptiven, integrierten Entwicklungsmethode, die einen Co-Creation-Ansatz für das Antriebssystem und das Flugzeug erfordert. FAME verfolgt diesen Ansatz durch gemeinsame Forschung und Entwicklung zwischen den Partnern, die an der Entwicklung der benötigten Systeme der Brennstoffzelle beteiligt sind, und Airbus als Flugzeugkonstrukteur, -hersteller und -integrator. Dadurch wird sichergestellt, dass auf allen Ebenen vom Material über die Komponenten und Subsysteme bis hin zum Antriebssystem auf Flugzeugebene eine Optimierung realisiert wird.

Der Schwerpunkt von FAME liegt auf der Entwicklung eines kompletten kompakten, hocheffizienten, vollelektrischen Antriebssystems auf der Basis von LH2 als Energiequelle für Flugzeuge mit kurzer bis mittlerer Reichweite (SMR). FAME wird alle benötigten Subsysteme entwickeln und diese in einen MW BZ-Antriebssystem-Bodendemonstrator integrieren, mit der Vision, diesen auf Flugzeugniveau zu skalieren (ausreichend für SMR-Flugzeuge). FAME zeigt die Machbarkeit eines Multi-MW-BZ-Antriebssystems für wasserstoffbetriebene SMR-Flugzeuge. Das System wird die Grundlage für Clean Aviation in Phase 2 bilden, um einen Systemflugtest durchzuführen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Jens Friedrichs, Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen; Peter Scholz, Institut für Strömungsmechanik; Steffen Heinke, Institut für Thermodynamik;

Projektlaufzeit: 1. Januar 2024 – 31. Dezember 2026

Projektpartner: Deutschland: Airbus Operations GmbH (Koordinator); Aerostack GmbH; Diehl Aviation Gilching GmbH; Diehl Aerospace GmbH; Diehl Aviation Laupheim GmbH; Liebherr-Electronics and Drives GmbH; Woodward L'Orange GmbH; Deutsches Zentrum fur Luft - und Raumfahrt ev – Frankreich: Airbus Operations sas; Airbus Helicopters; Liebherr Aerospace Toulouse sas; Moteurs Leroy-Somer – Italien: Universita degli Studi di Napoli Federico II; Smartup Engineering srl – Niederlande: Technische Universiteit Delft – Österreich: AVL List GmbH; Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH & co KG – Polen: Woodward Polen Spolka z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Politechnika Rzeszowska im Ignacego Lukasiewicza prz – Spanien: Airbus Operations sl

Europa steht vor einer dringenden Herausforderung: die Sicherstellung eines nachhaltigen und umweltfreundlichen Wandels bei gleichzeitiger Revolutionierung seines Batterieherstellungssektors. Um die ehrgeizigen Ziele für 2030 zu erreichen, muss die EU ihre Batterieproduktion von 60 GWh auf 900 GWh steigern. Dieses Vorhaben erfordert bahnbrechende Lösungen, die die Emissionen reduzieren, die Leistung der Batterien erhöhen und die Kreislauffähigkeit sicherstellen. In diesem Zusammenhang wird sich das von der EU finanzierte Projekt GIGABAT auf die Entwicklung von GEN3b (Li-Ion)-Batterien konzentrieren, die innovative, energieeffiziente Maschinen für Gigafactories erfordern. Pilotanlagen werden diese Systeme für reale Anwendungen validieren. Aber GIGABAT geht über Maschinen hinaus. Es fördert die Nachhaltigkeit, reduziert den CO2-Fußabdruck und digitalisiert die Batterieproduktion in Europa. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt, das Akademiker, Technologiezentren, Anlagenhersteller und Recyclingexperten zusammenbringt.

Kontakt an der TU Braunschweig: Arno Kwade, Institut für Partikeltechnik; Christoph Herrmann, Institut für Werkzeugzeugmaschinen und Fertigungstechnik;

Projektlaufzeit: 1. Juli 2023 – 31. Dezember 2026

Projektpartner: Deutschland: Powerco se; Excelitas Noblelight GmbH; Matthews International GmbH; Jagenberg Converting Solutions GmbH; Kampf lsf GmbH & co KG; Lebbing Automation and Drives GmbH; Zeppelin Systems GmbH; Netzsch Trockenmahltechnik GmbH; Liplanet e.v. – Frankreich: Verkor – Italien: Fondazione Icons; Manz Italien srl; Comau spa – Schweden: Rise Research Institutes of Schweden ab – Spanien: Fundacion Cidetec (Koordinator); Izertis Sociedad Anonima; Ferroglobe Innovation sl

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