Bild des Monats

Windkraft bei Schnee und Eis

Windenergie spielt eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung einer umweltfreundlichen, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung. Eine Herausforderung beim ganzjährig unterbrechungsfreien Betrieb der Windkraftanlagen ist die Vereisung der Anlage durch unterkühlte Wassertropfen. Eisansatz durch tiefhängende Wolken oder Nebel ist im Winter auch an deutschen Standorten möglich. Das wirkt sich negativ auf die Stromproduktion und die Betriebssicherheit aus. Im Braunschweiger Eiswindkanal untersuchen Wissenschaftler*innen, wie der Eisansatz vermieden oder die Enteisung vereinfacht werden kann.

Vereister Testzylinder mit verschiedenen mikrostrukturierten Folien im Braunschweiger Eiswindkanal des Instituts für Strömungsmechanik der TU Braunschweig. Bildnachweis: Vickram Singh

Bei Eisansatz müssen an den meisten Standorten Windkraftanlagen abgeschaltet werden und können so folglich keinen Strom mehr produzieren. Durch den Eisansatz ist die Sicherheit der Anlage eingeschränkt – durch zusätzliche, ungleich verteilte Eislasten etwa an den Rotorblättern. Und auch die Umgebung der Anlage ist nicht mehr sicher – durch abgeworfene und abgeplatzte Eisstücken. Viele Anlagen sind deshalb an den Rotorblättern mit Heizungen ausgestattet, deren Einsatz natürlich die ins Stromnetz eingespeiste elektrischen Leistung verringert. Durch eine Reduktion des Eisansatzes oder eine Vereinfachung des Enteisens kann zukünftig im Winter die Stromproduktion durch Windkraftanlagen erhöht werden.

Inspiriert vom Lotus-Effekt

Um dieses Ziel zu erreichen, hat sich das Institut für Strömungsmechanik (ISM) gemeinsam mit der Firma Coldsense Technologies GmbH und dem Institut für Fertigungstechnik der Technischen Universität Dresden zusammengetan. Gemeinsam haben sie das Forschungsvorhaben „MicroIce“ angestoßen. Im Rahmen dieses Projektes wird der Einfluss speziell perforierter Kunststofffolien mit stark wasser- bzw. eisabweisenden Eigenschaften, inspiriert vom Lotus-Effekt, auf die Eisbildung an Windkraftanlagen untersucht.

Nachbildung einer Wolke

Dazu fanden bereits erste Experimente im Braunschweiger Eiswindkanal statt, in denen verschiedene Folien miteinander verglichen wurden. Der Braunschweig Eiswindkanal ermöglicht die Nachbildung einer realistischen Wolke aus unterkühlten Wassertropfen mit Tropfengrößen zwischen 10 und 50 Mikrometer, die dann auf einem Testkörper auftreffen und dort zu Eis gefrieren. Die ersten Ergebnisse der Messkampagne zeigen, dass sich durch die Folien mit Lotuseffekt der Eisansatz verändern und die Haftung des Eises auf der Oberfläche deutlich reduzieren lassen.


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Bilder vergangener Monate

Bild des Monats Dezember

Wenn metallische Werkstoffe über lange Zeit Belastungen wie zum Beispiel hohen Temperaturen und Spannungen ausgesetzt sind, stellen sich Veränderungen in ihrer Mikrostruktur ein. In Turbinenschaufeln führen diese zu potenziellen Materialschäden, Forscher aus dem Institut für Werkstoffe machen sich aber genau diesen Mechanismus zu Nutze. Sie stellen damit nanoporöse Membranen aus einer Nickelbasissuperlegierung her, die in der Pharmazie eingesetzt werden könnten. Wie diese Membranen unter dem Mikroskop aussehen, zeigt unser Bild des Monats Dezember. Weiterlesen

Bild des Monats November

„Forschung im Werden“ – so beschreibt Professor Martin Geier sein Bild des Monats. Es zeigt einen Zwischenschritt auf dem Weg zu einer physikalisch korrekten Simulation eines fallenden Betontropfens. Die Simulation soll dazu beitragen, das Verhalten von Fluiden mit großen Dichteunterschieden zu verstehen. Mit diesem Verständnis kann später die Stabilität von Spritzbeton-Bauten erhöht werden. Auf dem Weg zu diesem Ziel arbeitet das Team um Professor Geier noch an Parametern wie Viskosität und Oberflächenspannung um die Simulation an die realen Gegebenheiten anzupassen. Weiterlesen

Bild des Monats Oktober

Von links nach rechts: fünf Sekunden dichter Nebel. Unser Bild des Monats zeigt einen Ausschnitt aus dem Wind-Lidar-Projekt der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Darin entwickelt das Team um Dr. Michael Eggert und Paul Wilhelm stetig ein System weiter, das neue Maßstäbe bei Windfernmessungen setzt: Das bistatische Wind-Lidar der PTB. Obwohl das Nebelbild eher einen kuriosen Spezialfall darstellt (das Lidar ist selbst bei sehr geringen Partikeldichten und klarer Sicht einsetzbar): Im Nebel zeigt das neuartige Messinstrument besonders eindrucksvoll seine Leistungsfähigkeit und Auflösung. Weiterlesen

Bild des Monats September

Ob Herzklappen, Harnblasen oder Luftröhren: Durch Gewebekonstruktion und Gewebezüchtung, dem sogenannten Tissue Engineering, konnten diese Organe bereits erfolgreich künstlich bei Patient*innen ersetzt werden. Andere Organe, wie der Magen, sind noch wesentlich komplexer aufgebaut. Sie bestehen aus verschiedenen Geweben, aus unterschiedlichen Zelltypen und sind zudem von unzähligen Blutgefäßen durchzogen. Um die Lebensqualität von Patient*innen mit einer Magenresektion durch eine neue Magerersatztherapie zu erhöhen, erforscht das Biomechanik-Labor des Instituts für Mechanik und Adaptronik die mechanischen Eigenschaften eines gesunden Magens auf verschiedenen Größenskalen. Weiterlesen

Bild des Monats August

Oregano macht den Menschen froh und Insekten ebenso! – das könnte der Wahlspruch zu unserem Bild des Monats sein. Oregano ist ein unverzichtbares Gewürz in der italienischen Küche, doch besitzt er darüber hinaus zahlreiche positive Eigenschaften für Mensch und Umwelt. Im Arzneipflanzengarten des Instituts für Pharmazeutische Biologie der Technischen Universität Braunschweig, ist neben dem allseits bekannten mediterranen Oregano auch der heimische Wilde Oregano zu finden. Weiterlesen

Bild des Monats Juli 2022

Elektronenmikroskop ist nicht gleich Elektronenmikroskop. Seit dem ersten Aufbau von 1931 erarbeiten Forschende mit hohem Aufwand immer höhere Auflösungen. Das stärkste Elektronenmikroskop der TU Braunschweig, das TEM, ist daher im Forschungszentrum LENA völlig abgeschottet von mechanischen Schwingungen (wie vorbeiratternde Straßenbahnen) und magnetischen Feldern (wie dem Erdmagnetfeld). Weiterlesen

Bild des Monats Juni 2022

UV-Licht hat ein breites Anwendungsspektrum: Je nach Wellenlänge und Energieintensität des Lichts können UV-LEDs Flächen und Wasser entkeimen, Tomaten besonders schmackhaft wachsen lassen oder in der Dermatologie für Hautbehandlungen eingesetzt werden. Der Wirkungsgrad der „unsichtbaren“ UV-LEDs ist jedoch noch ausbaufähig. Daran forscht ein Team im Institut für Halbleitertechnik. Ihr Ansatz: Die Kristallschichten innerhalb der UV-LEDs werden dreidimensional als Mikrostruktur angelegt statt wie bisher als zweidimensionale Scheibe. Analysen unter dem Elektronenmikroskop – wie hier auf dem Bild des Monats Juni zu sehen – lassen auf eine hohe Effizienz der so konstruierten UV-LEDs schließen. Weiterlesen

Bild des Monats Mai 2022

Welche Rolle spielt eine Straße im Gesamtnetz? Und wie stehen die einzelnen Teile des städtischen Straßennetzes zueinander? Damit beschäftigt sich das SpACE Lab des Institute for Sustainable Urbanism (ISU) der Technischen Universität Braunschweig. Das „Spatial Analytics and Crossdisciplinarity Experimentation Lab“ entwickelt datengetriebene Methoden und Lösungen für eine menschenzentrierte nachhaltige Mobilität. In der hier gezeigten Arbeit konzentriert sich das interdisziplinäre Team darauf, eine netzwerkbasierte Kategorisierung von Straßensegmenten zu entwickeln. Damit können beispielsweise Aussagen über die Qualität des Netzwerks für unterschiedliche Verkehrsteilnehmer*innen getroffen werden. Wie diese Kategorisierung visualisiert wird, zeigt unser Bild des Monats Mai. Weiterlesen

Bild des Monats April 2022

Unser Bild des Monats April 2022 zeigt nicht etwa eine Landschaft auf einem fernen Planeten, sondern ein spezielles Gewebe. Das etwa vier mal zwei Zentimeter große Stück Stoff befindet sich an verschiedenen Stellen an der Innenseite eines sogenannten EKG-T-Shirts. Es dient dazu, ein Elektrokardiogramm (EKG) zu messen, ohne dass die Patient*innen etwas davon merken. Das Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik (PLRI) der Technischen Universität Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover forscht damit an der Zukunft des Gesundheitsmonitorings. Weiterlesen

Bild des Monats März 2022

Scan eines Bodenradars aus dem Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge. Bildnachweis: IMN/TU Braunschweig

Auf dem Bild zu sehen ist ein Scan eines Bodenradars. Er zeigt unveränderliche Objekte im Boden. Verknüpft man die Daten mit der Position aus Lasermessungen, kann eine daraus entwickelte Karte zur Navigation von mobilen Robotern genutzt werden. Ein Laser oder Kameras wären dann nicht mehr nötig. Dazu forscht das Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge im Projekt „LoBaBo“. Weiterlesen

Bild des Monats Februar 2022

Da sind sie, die ersten frühen Blüher im Botanischen Garten stecken ihre Köpfchen heraus. Der heimische Winterling ist einer der Schnellsten. Er hat mit seinen knallgelben Blüten bereits im Februar seine große Stunde. Unter den noch blätterlosen Bäumen bilden die kleinen Knollenblumen dichte Blütenteppiche und setzen leuchtende Farbakzente. Grund genug, die Pflanzen in unserem Bild des Monats etwas genauer unter die Lupe zu nehmen. Weiterlesen

Bild des Monats Januar 2022

Für die Forschenden ist das im Bild des Monats zu sehende Headspace-GC/MS-System eine mit Spannung erwartete Erweiterung für die Batterieanalytik. Es wurde für die Diagnosestraße der BLB angeschafft. Damit ist es nun möglich, die Alterung von Batterien besser verstehen und langlebigere Batterien entwickeln zu können. Es handelt sich um ein System zur Analyse von Flüssigelektrolyten oder löslicher Oberflächenablagerungen in den Komponenten einer Batterie. Weiterlesen

 

Weitere Beiträge zum Bild des Monats finden Sie in unserem Magazin.