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Mit nahezu 30 % Endenergieverbrauch liegen die Haushalte in gleicher Größenordnung, wie der Verkehr oder die Industrie und sind damit ein bedeutender Faktor bei allen Energiebetrachtungen. Zwei Drittel dieser Energie werden zu Heizzwecken eingesetzt. Fortschritte bei der Nutzung alternativer Energien insbesondere CO2-neutraler Systeme und energiesparender Technologien sind daher von großem Interesse.
In diesem Artikel wird eine Möglichkeit der Nutzung von Solarwärme unter Einbeziehung von saisonalen Speichern beschrieben. Der Einsatz eines flüssigkeitsdurchströmten Kapillarrohrmattensystems aus Kunststoff in Gebäuden ermöglicht eine Reihe effektiver Lösungen zum Wärmeübergang sowohl zur Kühlung als auch zur Heizung. Das Gesamtsystem thermischer Solarkollektor, Wärmeübergang (Heizung/Kühlung), Wärmepumpe und saisonaler Speicher im Gebäude bietet gute Bedingungen für ein energiesparendes Temperaturmanagement. Vorausgesetzt werden alle Maßnahmen zur Energieeinsparung am Gebäude gemäß der 2. Novellierung der Wärmeschutzverordnung von 1995, die technisch gegenwärtig relativ unproblematisch umgesetzt werden können.
Am 31.12.1996 endete das Wissenschaftler-Integrations-Programm (WIP) in den neuen Ländern. Es war angelegt worden, um Teilen der in der Akademie der Wissenschaften der DDR arbeitenden (und mehrfach positiv evaluierten) Wissenschaftlern eine Übergangsphase zu finanzieren, in der sie einerseits ihre Arbeit kontinuierlich fortsetzen konnten und andererseits die Integration in einer Hochschule erfolgen sollte, da die Forschungslandschaft der DDR an die bundesdeutschen Strukturen anzupassen waren. Das vorab auf zwei Jahre angelegte, 1992 gestartete Programm konnte bis 1996 verlängert werden, wenn es gelang, eine Hochschule zu finden, die bekundete, an einer Integration dieser Wissenschaftler in ihrer Einrichtung interessiert zu sein.
Zielhochschule der Wissenschaftler in der von Prof. Dr. sc. H. Gündel gegründeten Gruppe, die sich in Fortführung ihrer langjährigen Forschungstätigkeit auf dem Gebiet der nichtthermischen Plasmen (auch Niedertemperaturplasmen), insbesondere zur Erzeugung von Laserlicht beschäftigte und auch noch beschäftigt, war die TFH Wildau.
Dies war für eine Berliner Einrichtung einerseits ungewöhnlich, andererseits auch nahe: In der Gründungsphase der TFH Wildau lag ein besonderes Schwergewicht auf den modernen Technologien, was sich auch dadurch ausdrückte, daß es einen Fachbereich Physikalische Technik gab, der heute im Fachbereich Ingenieur- und Wirtschaftsingenieurwesen als Studienrichtung weiter besteht. Da sich für die Zukunft eine immer breitere, auch ingenieurmäßige Anwendung der Plasma- und Lasertechnik abzeichnet und an den Deutschen Fachhochschulen dieses Gebiet (insbesondere die Plasmatechnik) kaum in der Lehre vertreten wird, wurde von beiden Seiten - der TFH Wildau auf der einen und der sich damals noch als WIP AG Niedertemperaturplasmen bezeichnenden Gruppe aus Berlin auf der anderen - eine Integration in einem Institut für Plasma- und Lasertechnik (IPLT) der TFH Wildau im Fachbereich Physikalische Technik angestrebt.
Gemeinsam mit der Evangelischen Landeskirche Berlin-Brandenburg wird derzeit ein Entwicklungshilfeprojekt für Tansania realisiert. Die "Hilfe zur Selbsthilfe" konzentriert sich auf den Schul- und Ausbildungsbereich. Durch einen jährlich stabilen Spendenetat der Tabor-Gemeinde und der Gemeinde Friedersdorf wird das Projekt finanziell getragen.
Es wird erläutert, warum man mit der Finite-Element-Methode (FEM) das elektrostatische Problem mit Grenzflächen und darauf befindlichen Flächenladungen prinzipiell nicht lösen kann. Es werden dann Verfahren entwickelt, dies näherungsweise zu tun. Anschließend wird eine Methode entwickelt, die es gestattet, aus den so erhaltenen Lösungen näherungsweise konsistent auf die Ausgangsgleichungen zurückzurechnen und so den Driftterm der Kontinuitätsgleichung für die hydrodynamische Modellierung einer Gasentladung zu ermitteln.
Laserbearbeitungsverfahren wie Präzisionschneiden und Bohren erfordern den Einsatz von Laserimpulsen mit angepasster Impulsleistung (10 kW) und Impulsdauer (10 μs bis zu einigen 100 μs).
Transversal elektrisch (TE) angeregte Impuls-CO2 -Laser werden bei Gasdrücken bis zu einigen 100 kPa betrieben. In diesem Bereich begrenzen jedoch einsetzende Plasmainstabilitäten die mögliche elektrische Anregungsdauer für ein homogenes nichtthermisches Entladungsplasma auf einige 100 ns [1].
Eine Verlängerung der Laserimpulsdauer ist durch Veränderung der Energietransportzeit im Lasermedium möglich. In [2,3] wurde dies durch eine Herabsetzung des CO2 -Anteils im Gasgemisch sowie durch Herabsetzung des Gasdrucks erreicht. Mit der zusätzlichen Verminderung des Heliumanteils [4] kann die Laserimpulsdauer bis zu 1000 μs ausgedehnt werden.
Es wird anhand des Förderprojekts „Wasserstoff-Netzersatzanlagen der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) des Landes Brandenburg“ des Zentraldienstes der Polizei des Landes Brandenburg die Praxistauglichkeit von Brennstoffzellen-Netzersatzanlagen untersucht. Marktreife und kommerziell verfügbare Brennstoffzellen wurden in 115 sicherheitsrelevanten Digitalfunkstationen im Flächenland Brandenburg als Ersatz von wartungsintensiven und umweltproblematischen Dieselgeneratoren für die (Not-)Stromversorgung installiert. Diese Netzersatzanlagen sind für eine Überbrückungszeit von 72 h unter realen Bedingungen ausgelegt und wurden im Feldtest, parallel zum realen Betrieb, über einen längeren Einsatzzeitraum (ca. 2 Jahre) auf ihre Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit hin untersucht. Die Anforderungen an und die Realisierung der Brennstoffzellen-Netzersatzanlagen sowie die Feldtest-Versuchsplanung und deren Ergebnisse werden beschrieben und diskutiert. Die Praxistauglichkeit wird mit einer hohen Verfügbarkeit über 97 % und einer Funktionszuverlässigkeit von mehr als 95 % erfolgreich bestätigt. Die Entwicklung weiterer Komponenten wird empfohlen.
Die Plasmatechnik gehört mittlerweile zu den Schlüsseltechnologien des nachhaltigen Wachstums und der Bewältigung des Strukturwandels der deutschen Wirtschaft. Plasmaverfahren sind zur Voraussetzung für die Herstellung von Chips für Hochleistungscomputer geworden. Mit Plasmatechnologien werden Werkstoffoberflächen veredelt und Materialien mit neuen Eigenschaften erzeugt. Es gibt Plasmalampen, die ohne Verwendung von Quecksilber hohe Lichtausbeuten und gute Farbwiedergabe erreichen. Auch bei der Entsorgung toxischer Stoffe und von Abfällen kommen Plasmatechnologien zum Einsatz. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat in einer Broschüre die Anwendung und Forschung auf dem Gebiet der Plasmatechnik in Deutschland zusammengestellt. In Deutschland wird jährlich eine Industrieproduktion von 45 Mio. € durch die Plasmatechnologie erst ermöglicht. Vor diesem Hintergrund soll die Entwicklung der Forschung und Ausbildung auf dem Gebiet der Plasmatechnik an der TFH Wildau beschrieben werden.
Angesichts der begrenzten Reichweiten fossiler Ressourcen und der durch ihren Verbrauch entstehenden Umweltprobleme, sind regenerative Energien notwendig für eine klimafreundliche Sicherstellung der Energieversorgung der Erde. Ein Hindernis für die breite Einführung regenerativer Energien ist, dass diese nicht grundlastfähig sind. Neue Speichertechnologien und komplexes Energiemanagement können hier Abhilfe schaffen. Die in dieser Veröffentlichung vorgestellte Anlage leistet hierzu einen Beitrag, insbesondere in der Ausbildung benötigter Ingenieure und Wirtschaftler. Kernkomponente dieser Anlage stellt die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnik zur klimafreundlichen Erzeugung, Speicherung und Rückverstromung von Wasserstoff dar. Mittels regenerativer Energien wird mit einem Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt. Die Speicherung erfolgt in Metallhydridspeichern, welche sehr gut an das Druckniveau des Elektrolyseurs angepasst sind. Die Rückverstromung erfolgt mittels Brennstoffzellen. Es wird auf die praxisnahen Experimentiermöglichkeiten dieser Anlage, die ersten Betriebserfahrungen und auf zukünftige Forschungsthemen, eingegangen.
Das Photoscanning-Verfahren dient der zerstörungsfreien Detektion von Defekten in Solarzellen. Die Daten ermöglichen Rückschlüsse auf grundlegende physikalische Parameter der Zelle, wie zum Beispiel den Wirkungsgrad, bzw. mechanische Störungen. Es erlaubt eine umfassende Charakterisierung einer Vielzahl von unterschiedlichen Solarzellentypen. Innerhalb des Projektes werden diese Einsatzmöglichkeiten des Photoscanning-Verfahren verifiziert. Seit 2011 wurde die Weiterentwicklung des Verfahrens innerhalb einer Kooperation mit der Firma SENTECH als Projektträger, der Physikalisch Technischen Bundesanstalt und der TH Wildau als Projektbeteiligte fortgesetzt.
Im folgenden Beitrag wird ein Verfahren zur nichtinvasiven Charakterisierung fabrikationsbedingter Defekte in Solarzellen, wie beispielsweise unterbrochene Fingerkontakte oder Risse im Solarmaterial, vorgestellt. Es werden Weiterentwicklungsansätze aufgezeigt, die zum Ziel haben, das Verfahren auf die einfache und schnelle Erkennbarkeit von Rissen zu optimieren, und es werden erste Untersuchungsergebnisse präsentiert.