Energieeffizienz in intelligenten technischen Systemen (itsowl-EE)

Problemstellung
Angesichts stetig steigender Energiekosten und klimatischer Folgen gewinnt seit Jahren die Energieeffizienz technischer Geräte und Systeme zunehmend an Bedeutung. Der Begriff der Energieeffizienz definiert sich hierbei nicht allein über den energetischen Wirkungsgrad einer Komponente, sondern über die Zielsetzung, mit einem möglichst kleinen Einsatz an Energie eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen. Energieeffizienz stärkt somit die Wettbewerbsposition eines Unternehmens und unterstützt gleichzeitig ökologische Zielsetzungen. Trotz des stringenten Fokus auf industrielle Systeme ist das Thema auch energiepolitisch relevant, denn gut 1/4 der Endenergie wird in Deutschland von der Industrie verbraucht.

Projektziele
Gesamtziel des Projektes ist es, die wichtigsten Technologien zur Verbesserung der Energieeffizienz intelligenter technischer Systeme aufzugreifen, weiterzuentwickeln und somit ein Instrumentarium zu schaffen und den beteiligten Unternehmen bereitzustellen, mit Hilfe dessen die am Cluster beteiligten Unternehmen die Energieeffizienz ihrer technischen Systeme wesentlich steigern können. Die Unternehmen profitieren direkt über die eingesparten Energiekosten und leisten darüber hinaus einen energie- und klimapolitischen Beitrag. Mittelbar profitieren auch die nicht am Cluster beteiligten Unternehmen über die Integration der Ergebnisse in die Lehre und über die Nachwuchsförderung.

Vorgehensweise
Zuerst münden Anforderungsanalysen in einer Spezifikation der von den Cluster-Innovationsprojekten benötigten Ergebnisse der jeweiligen Teilprojekte. Diese betreffen im Wesentlichen Aufgaben der Energiewandlung und deren Steuerung in abgegrenzten industriellen Systemen, insbesondere Wandlung, Verteilung und Steuerung elektrischer Energie sowie die damit zum Teil eng verbundene Fragestellung nach effizienter Entwärmung und Erwärmung. Ebenso wird die Energieeffizienz der informationsverarbeitenden Komponenten adressiert.
Anschließend werden die entwickelten Ergebnisse, insbesondere der erarbeiteten Modelle, die sich über Verlustmodelle, Simulationsumgebungen und Strukturmodelle erstrecken anhand der Innovationsprojekte erprobt. Darüber hinaus werden neu entwickelte Methoden gegenüber der Spezifikation und alternativen, bereits etablierten Ansätzen, verifiziert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Als Ergebnis steht am Ende des Projektes ein Instrumentarium bestehend aus Entwurfsumgebungen für Leistungselektronik, Versuchsständen zur Vermessung von Leistungshalbleitern, Entwicklungsleitfäden für Netzpulsstromrichter und Oberschwingungsfilter, Software-Toolbox für die verhaltensbasierte Modellierung von Anlagen, Methodenbibliotheken (u. A. optimaler Entwurf, Betriebsstrategien, Netzteilnehmer und Netze), Hardware-/Softwareumgebung für die Optimierung der Ressourceneffizienz informationsverarbeitender Systeme und Methodenkatalog für Wärmemanagement.
Die Ergebnisse des Clusterquerschnittprojekts werden den Partnern des Clusters Intelligente Technische Systeme zur Verfügung gestellt und in maßgeblichen Innovationsprojekten in Zusammenarbeit mit diesen umgesetzt und für Produkte und Systeme nutzbar gemacht. Darüber hinaus fließen die hier entwickelten Methoden in die Lehre und die Nachwuchsförderung ein und entfalten auf diese Weise weitere Wirkung.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe
• Universität Bielefeld
• Universität Paderborn