Tropfen, Biogas und selbstfallrende Autos

Das LIST hat drei Abteilungen namens „Materials Research and Technology“, „Environmental Research and Innovation“ sowie „IT for innovative Services“ - In allen wird an sehr unterschiedlichen Projekten gearbeitet, zu denen das LIST einiges auf seiner Webseite bekanngibt. Wir haben einige Forschungsprojekte ausgewählt.

Source : Lëtzebuerger Journal
Publication date : 03/19/2020

In der Abteilung „Materials Research and Technology" wird unter anderem zu Wasserstoff und zur elektronischen Speicherung geforscht 

HePhoto / Wasserstoff-Technologie 

Die elektrokatalytische Technologie ist eine von mehreren Methoden, die derzeit zur Wasserspaltung eingesetzt werden, Dabei handelt es sich um die chemische Reaktion, bei der Wassermoleküle aufgespalten werden, um Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle zu erzeugen. Gegenwärtig beruht die Wasserspaltung hauptsächlich auf Katalysatoren aus seltenen Metallen wie Platin oder Ruthenium, die aufgrund ihrer Kosten und ihrer Knappheit nur begrenzt eingesetzt werden. Das HePhoto-Projekt soll hier Abhilfe schaffen. HePhoto ist die Abkürzung für „High Efficient Water Splitting over Fe:NaTao3 Photocatalysts". Dieses Projekt ist Teil des gemeinsamen Labors zwischen dem Luxemburger Institut für Wissenschaft und Technologie (LIST) und der französischen Firma 3D-Oxide. In diesem Projekt wird eine neuartige Technik namens „Chemical Beam Vapour Deposition" (CBVD) angewandt, eine Dünnschichtabscheidung, die unter Hochvakuumbedingungen arbeitet und bei der das Filmwachstum durch thermisch aktivierte chemische Zersetturte von Vorla fermolekülen an der Substratoberfläche erfolgt. Diese Technik kann ein alternativer Weg sein,um die derzeiti èn B éhr nkungen des Wachstums von Photokatalysatoren zu umgehen. Der Erfolg des Projekts kann dazu beitragen, ein effizientes Schlüsselelement wie die Photoelektrode für die umweltfreundliche Wasserstoffproduktion auf Wasserbasis bereitzustellen.

CLEANH2 

Das Projekt CLEANH2 steht im allgemeinen Kontext der aktuellen weltweiten Energie- und Umweltkrise. Es zielt darauf ab, eine neue Generation von Photokatalysatoren für die kostengünstige, saubere und effiziente Herstellung von Wasserstoff aus der solaren Wasserspaltung zu entwickeln, der bislang hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird. Darüber hinaus forscht das LIST an Wasserstoff-Brennstoffzellen, ein neues Konzept, das auch für zukünftige Anwendungen wie Sensorik oder photovoltaische Geräte genutzt werden soll. Im Rahmen des Projekts DI-SAFECAP geht es um Technologien für die elektrische Lagerhaltung. Das französisch-luxemburgische Projekt soll die Herstellung neuer polymerer Materialien und Vorrichtungen mit einem noch nie dagewesenen Maß an mechanischer und elektrochemischer Leistung ermöglichen. Mit der italienischen „Politecnico di Torino" läuft eine Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Li-Batterien.

In der Abteilung "Environmental Research and Innovation" geht es unter anderem um Mikroben und Ihre Verdauung im Bereich der eneuerbaren Energie (Biogas) sowie um nachhaltige Gebäude mit intelligenten Netzen

CLOMICS / Biogas mit neuen Helfern 

Bei diesem Projekt geht es um den Kontext der anaeroben Verdauung. Viele Mikroben mit potenzieller industrieller und biomedizinischer Bedeutung wurden in Studien identifiziert. Doch aufgrund der Wachstumsbedingungen wurde nur eine begrenzte Vielfalt von Mikroben kultiviert. So wurden beispielsweise die Cloacimonetes-Bakterien trotz ihrer Häufigkeit in anaeroben Verdauungsumgebungen erst kürzlich identifiziert, obwohl sie offenbar eine wichtige Rolle in der anaeroben Verdauung spielen. Doch sie wachsen nicht in Reinkulturen unter traditionellen Kultivierungsmethoden und wurden daher bislang in der Wissenschaft so gut wie nicht beachtet. Aber jüngste Fortschritte in der DNA-Sequenzierung und Bioinformatik érmöglichen es, Mikroben zu untersuchen, ohne sie wachsen zu lassen. CLOMICS hat das Ziel, die Eigenschaften der neû entdeckte Cloacimonetes-Bakterien für anaerobe Verdauungsreaktoren zu testen. Sie könnten eine Rolle bei Biogas spielen. Biogas ist eine Möglichkeit zur Erzeugung erneuerbarer Energie, die jedoch wirtschaftlich wenig interessant ist, wenn die derzeitige Technologie nicht verbessert wird. Die vorläufigen Ergebnisse von CLOMICS zeigten die Fähigkeit, eine hohe Methanproduktion wiederherzustellen. Im Labor wurde eine erhöhte Methanausbeute von 20 Prozent bis 50 Prozent nachgewiesen, die das Potenzial von Cloacimonetes zur Verbesserung des anaeroben Faulungsprozesses zeigt. Das LIST meldete bereits ein Patent an.

gENESIS 

Bei diesem Projekt geht es um Energiemanagementsystem für intelligente nachhaltige Gebäude: Planung, Betrieb und optimale Integration in die intelligente Energie. Der Gebäudesektor, der für 36 Prozent der CO2-Emissionen in der Europäischen Union verantwortlich ist, war das Ziel der jüngsten Richtlinien, die darauf abzielen, die Verbesserung der Energieeffizienz zu fördern. Bis Ende 2020 soll jedes neue Gebäude in der EU ein nahezu energiefreies Gebäude (nZEB) sein, was bedeutet, dass die Produktion und der Verbrauch von Energie aus erneuerbaren Energiequellen vor Ort jährlich nahezu ausgeglichen sein müssen. Doch auch ein Energiemanagementsystem (EMS) zur optimalen Steuerung ist wichtig. Die Umweltauswirkungen von EE-Strom und Speichern sind jedoch noch nicht in die Optimierungsprozesse integriert worden. Hier setzt gENESIS an. Koordiniert von LIST, will es das Energiemanagementsystem einer neuen oder bestehenden nZEB optimal gestalten und betreiben, wobei die optimale Integration in das intelligente Stromnetz berücksichtigt wird. Dazu wird zunächst ein neues Modell entwickelt. Die Umweltauswirkungen verschiedener erneuerbarer Energie- und Speichertechnologien werden zum ersten Mal in mathematische Programmierprobleme eingebettet, die auf nZEBs angewendet werden. Dann geht es um die Optimierung des Gebäudebetriebs. Das Ziel ist es, die Betriebskosten zu minimieren und den Gewinn der Beteiligten zu maximieren, während gleichzeitig die technischen Betriebsbedingungen erfüllt werden. Netzbetreiber sollen ein umfassendes Management-Tool erhalten. Geplant sind drei Prototypen für die optimale Planung von Gebäuden, den optimalen Betrieb von Gebäuden und den optimalen Betrieb von Verteilnetzen unter Ausnutzung der Flexibilität von nZEBs. Beim LIST ist man überzeugt, dass die Erstellung von Prototypen im Gebäude- und Wohngebietsmaßstab den Weg für Folgeprojekte mit potenziellen Industriepartnern zur Entwicklung eines hochleistungsfähigen Instruments eröffnet.

Im Bereich „IT for Innovative Services" geht es unter anderem um die Verbesserung des Fahrverhaltens und die Akzeptanz von autonomen und verbundenen Fahrzeugen 

PASCAL 

Bei vernetzten und autonomen Fahrzeugen (CAV) stellen sich eine Reihe von Fragen, wenn es darum geht, die komplexen Mensch-Maschine-Interaktionen zu berücksichtigen. Denn die Menschen werden mit neuen Situationen konfrontiert. Da es bislang vor allem um Technik ging, wurde das oft außer Acht gelassen. Darüber hinaus haben jüngste Studien gezeigt, dass die Mehrheit der Bevölkerung gegenüber CAV offenbar zurückhaltend ist. Das zeigt die Herausforderung. Das von der Europäischen Kommission geförderte Projekt PAsCAL zielt darauf ab, die Akzeptanz für die zukünftige CAV durch einen interdisziplinären Ansatz, der innovative humanwissenschaftliche und technologische Instrumente kombiniert, zu bewerten. Das Ziel dieses internationalen Projekts, das von LIST koordiniert wird, ist die Entwicklung einer Plattform, die zuverlässige und entworfene Spezifikationen für die Profile aller Benutzer sammelt: von den Herstellern über die Behörden bis hin zu den Bürgern. Das LIST wird für die Simulation realistischer Szenerien verantwortlich sein. PAsCAL wird die Schaffung von Guide2autonomy ermöglichen, einer einzigartigen europäischen Plattform, die Spezifikationen für die verschiedenen Nutzerprofile bereitstellt. Sie wird sowohl für die Herstellung von CAVs als auch für die Stadtplanung oder die Sensibilisierung der Bürger für diese zukünftige Mobilität von großem Interesse sein.