WiKE³: Nordbayerns Hochschulen tauschen sich in Coburg zu Energie-Forschung aus

Energietechnik und Elektromobilität sind grundlegende Themen der Energiewende – Themen, an denen die Wissenschaft in Nordbayern intensiv arbeitet. Seit 2013 treffen sich Doktorandinnen und Doktoranden und ihre Betreuerinnen und Betreuer der Hochschulen Aschaffenburg, Nürnberg, Würzburg-Schweinfurt und Coburg, die in den Bereichen Energietechnik und Elektromobilität forschen. Jeweils zum Semesterende findet abwechselnd an den Hochschulstandorten ein aktiver Gedankenaustausch mit Vorträgen, Poster-Session, Laborführungen und Abendveranstaltung statt.

Das Treffen in Coburg war dieses Jahr auch durch eine rechtliche Neuerung etwas Besonderes: Bayerische Hochschulen haben in forschungsstarken Bereichen das Promotionsrecht bekommen. Doktorandinnen und Doktoranden können jetzt Doktorväter und -mütter, sogenannte Erstbetreuer, aus der eigenen Hochschule wählen und sind nicht mehr zwingend auf kooperative Promotionen mit Universitäten angewiesen. Weil die beteiligten Hochschulen nun ein eigenständiges Promotionsrecht im forschungsstarken Promotionszentrum „Nachhaltige und intelligente Systeme (NISys)“ haben, bieten sich weitere Zukunftsoptionen für die Hochschulen und deren Studierende in Forschung und Lehre.

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Hocheffiziente elektrische Antriebe ohne Permanentmagnete

Leistungsstärker, effizienter und dabei auch noch nachhaltig? Die an der TH Nürnberg optimierte Synchron-Reluktanzmaschine setzt neue Maßstäbe

Die Zahl der elektrischen Antriebe im privaten und industriellen Umfeld ist hoch und steigt aufgrund der immer fortschreitenden Elektrifizierung stetig an. Gleichzeitig ist der Umgang mit der erzeugten elektrischen Energie von entscheidender Bedeutung.

Das Institut für leistungselektronische Systeme ELSYS des ENERGIEregion-Mitglieds Technische Hochschule Nürnberg hat im Rahmen des Forschungsprojekts „SynchronBlow“ an der Optimierung eines Querstromfahrtwindgebläses gearbeitet. Solche Fahrtwindgebläse werden an Fahrzeugprüfständen eingesetzt, um die Kühlung des Fahrzeugs und den Luftwiderstand während des Fahrzeugtest zu simulieren.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde als Antrieb für das Fahrtwindgebläse eine Synchron-Reluktanzmaschine ausgelegt, optimiert und gebaut. Der Maschinentyp benötigt keine seltenen NdFeB-Magnete. Außerdem werden keine Spulen im Rotor benötigt. Somit können Verluste eingespart und der Wirkungsgrad gesteigert werden. Das Funktionsprinzip gleicht einem Kompass, der sich nach dem Erdmagnetfeld ausrichtet. Der Rotor folgt, wie die Kompassnadel, dem sich außen drehenden magnetischen Feld, ohne dass Permanentmagnete benötigt werden.
Trotz gleicher Maschinengröße konnte eine Leistungssteigerung von 15 kW auf 23 kW erzielt werden und dabei der Wirkungsgrad im Bemessungspunkt von 93,5 % auf 94,2 % erhöht werden. Dieses Ergebnis lässt darauf hoffen, dass sich die Synchron-Reluktanzmaschine industriell mehr und mehr etabliert und ein weiterer Beitrag zur Energiewende geleistet werden kann.

Mehr zum Projekt Synchron Blow [hier]

KI-Power geht in die zweite Runde

Ende 2023 wurde das Projekt KI-Power für weitere zwei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung bewilligt. Das Projekt ist in der Förderline ZuSE, die zukunftsfähige Spezialprozessoren und Entwicklungsplattformen zum Ziele hat, angesiedelt und erforscht eine skalierbare Entwicklungsplattform für KI-basierte und hochdynamische Regelungsverfahren für Leistungselektronik und elektrische Antriebe.

In der ersten Förderphase von 2020 bis 2023 hat das Konsortium, das sich aus drei mittelständischen Unternehmen und Forschern der TU München und der Technischen Hochschule Nürnberg zusammensetzt, ein sehr flexibles und höchst performantes Hard- und Softwaresystem geschaffen. Die Entwicklungsplattform „UltraZohm“ ermöglicht die Erforschung und Entwicklung neuer Algorithmen für Energieeffizienz, Zuverlässigkeit, Robustheit und Sicherheit in elektrischen Antrieben und komplexen leistungselektronischen Systemen, bei denen es auf höchste Rechenleistung unter Echtzeitbedingungen ankommt.  Zum einem eröffnet das UltraZohm, die schnelle Implementierung von echtzeitfähigen Algorithmen, die weit über den Stand der Technik hinausgehen und auch KI-Algorithmen in Echtzeit für die Regelung von elektrischen Antrieben einbezieht,  zum anderen wird vor allem für mittelständische Unternehmen der niederschwellige Einstieg in modellprädikative und KI-basierte Algorithmen ermöglicht (Enabler). Damit werden aktuelle und modernste Entwicklungen auch für kleinere Unternehmen im Bereich der Energie- und Antriebstechnik mit überschaubarem Zeit- und Kostenaufwand möglich. Hervorzuheben ist dabei, dass sowohl die Hard- als auch die Software von KI-Power konsequent als „open source“ angelegt ist, um die Einstiegsbarriere gering und durchgängig zu halten. Durch dieses gewählte Konzept konnte bereits eine lebendige und stetig wachsende „community“ von Nutzern aufgebaut werden. Stand heute forschen und arbeiten mehr als 80 Anwender mit dem UltraZohm-System in verschiedensten Anwendungen. Das UltraZohm wird im akademischen Umfeld bereits jetzt nicht nur in Deutschland, sondern auch z.B. in Finnland, Italien und Chile eingesetzt und hat somit bereits in der ersten Förderphase eine hohe Breitenwirkung erzielt.

Ein wichtiger Meilenstein in der ersten Projektphase war die Ausgründung des Unternehmens Zohm Control GmbH, welche die nachhaltige Verwertung der Projektergebnisse, insbesondere der Hardware des Ecosystems unterstützt und sicherstellt.

Die kürzlich bewilligte zweite Projektphase hat zum Ziel, das Wachstum der Nutzergemeinschaft zu fördern und den Einsatz der Entwicklungsplattform in industriellen Anwendungen zu intensiveren und zu etablieren. Für die zweite Phase konnten vor allem neue Unternehmenspartner gewonnen werden, die das leistungsfähige UltraZohm für modellbasierte prädiktive Regelungen und KI-Algorithmen in der industriellen Forschung und Entwicklung erproben wollen.

Für die zweite Phase ist auch ein wissenschaftlicher Wettbewerb auf Basis dieser Entwicklungsplattform geplant, der für einen weiteren Schub der Breitenwirkung sorgen soll. Unterstützt wird diese Initiative vom European Center for Power Electronics (ECPE), das von Anfang an als assoziierter Partner das Projekt begleitet und über sein europäisches Netzwerk das Vorhaben und den Wettbewerb ausschreiben wird.

Den Auftakt der zweiten Förderphase bildet eine gemeinsame Veranstaltung der BMBF-ZuSE-Projekte Scale4Edge, KI-Mobil und KI-Power am 15.02.2024 in Kaiserslautern. Auf der Veranstaltung wird über den Weg zu zukunftsfähigen Spezialprozessoren für die Technologiesouveränität in Deutschland berichtet. Neben einer Podiumsdiskussion stellen die drei ZuSE-Projekte die Projektinhalte und Demonstratoren vor.

Förderkennzeichen:. 16ME0146K

Link: https://www.edacentrum.de/