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Verzinken macht Schrauben rostbeständig, Verchromen lässt Maschinenteile weniger verschleißen –zwei Beispiele für die Notwenigkeit galvanischer Beschichtungen in der industriellen Produktion. Laut Umweltbundesamt werden durch den Einsatz versorgungskritischer Metalle Korrosions- und Verschleißschäden von ca. 150 Mrd. € jährlich verhindert.
Sparsamer Umgang mit den Metallen erfolgt, indem Schichten mit der kleinstnötigen Dicke auf die Bauteile aufgebracht werden. Das kann in der Praxis oft nicht umgesetzt werden. Bei dem elektrochemischen Verfahren wird das zu beschichtende Werkstück als Kathode geschaltet, während die Anode oft aus dem abzuscheidenden Metall besteht. Weil sich das elektrische Feld unterschiedlich auf der Kathode verteilt, werden inhomogene, stellenweise zu dicke Schichten erzeugt.

Die Lösung: Eine Simulation macht das elektrische Feld für den Galvaniseur sichtbar. So lassen sich Schichtdicken voraussagen. Durch geometrische Veränderung der Beschichtungszelle kann das elektrische Feld auf dem Werkstück homogenisiert und die Schicht präziser erzeugt werden. Der Verbrauch metallischer Ressourcen und die aufzuwendende Energie können so branchenweit reduziert werden.

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Hochleistungskeramik ist ein »hidden champion« – unscheinbar aber mit erstaunlichen Eigenschaften. Die Werkstoffgruppe kommt überall da zum Einsatz, wo Metall und Kunststoff an ihre Grenzen stoßen. Zwei Anwendungen stellt das Fraunhofer IKTS bei der Woche der Umwelt vor.

Das Netz der Zukunft, bei dem regenerative Energiequellen im Fokus stehen, braucht zuverlässige Speicher, damit auch dann Strom zur Verfügung steht, wenn das Windrad stillsteht. Am Fraunhofer IKTS wurde dafür eine keramische Natrium-Nickel-Chlorid-Batterie entwickelt, die vollständig aus unkritischen, lokal verfügbaren Rohstoffen besteht. Die keramische Batterie ist kostengünstig und sowohl für Heimanwendungen als auch in Industrieszenarien einsetzbar.

Wasser spielt in vielen Produktionsprozessen eine wichtige Rolle. Um Ressourcen zu schonen und den Frischwasserbedarf der Industrie zu senken, sind intelligentes Wassermanagement und eine Wasserkreislaufführung gefragt. Das Fraunhofer IKTS entwickelt dafür keramische Filtrationsmembranen, die chemisch robust und unempfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind und kleinste Partikel und gelöste Stoffe abtrennen können.

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Energy Charts
Die Webseite Energy-Charts bietet umfassende interaktive Grafiken rund um die Stromproduktion mit dem Ziel, der Öffentlichkeit aktuelle und transparente Energiedaten zur Verfügung zu stellen. Sie trägt so zur Versachlichung des gesellschaftlichen Diskurses über die Energiewende bei. www.energy-charts.info

Solaraktive Fassaden für energieeffiziente Gebäude
Um die Energiewende zu realisieren, müssen wir ein Mehrfaches der heute installierten Photovoltaik installieren und Solarmodule künftig auch in die bebaute Umwelt integrieren. Die am Fraunhofer ISE entwickelten farbigen BIPV-Module verbinden Ästhetik, hohe Effizienz und architektonische Gestaltungsfreiheit. Auch die am Fraunhofer ISE entwickelten solarthermischen Fassadenelemente vereinen eine architektonisch hochwertige und flexible Gestaltung mit solarer Wärmegewinnung.

Power-to-Liquid
Die am Fraunhofer ISE untersuchten Power-to-Liquid -Technologien sind ein wichtiger Baustein der Energiewende, da sie den fluktuierenden Strom aus regenerativen Energien in Form von Wasserstoff bzw. nachhaltigen Chemikalien oder Treibstoffen speichern. Dies senkt die Treibhausgasemissionen im Chemie- und Verkehrssektor.