Empa: Materialforschung & Technologie

Transkript

1 Willkommen Welcome Bienvenue Empa: Materialforschung & Technologie Jahrestagung e mobile 2012 Congrès annuel e mobile 2012 Dr. Pierangelo Gröning

2 Die Empa im ETH-Bereich Eidg. Departement des Innern EDI ETH-Rat Eawag Empa EPFL ETHZ PSI WSL

3 Unsere Vision Materialien und Technologien für eine nachhaltige Zukunft

4 Mission Die Empa Brücke zwischen Forschung und Praxis anwendungsorientierte Materialforschung und Technologieentwicklung interdisziplinäres Know-how effizienter Technologietransfer zum Nutzen der Wirtschaft zum Wohl der Gesellschaft der Exzellenz verpflichtet

5 Globale Herausforderungen Frischwasser Energie Ressourcen Klimawandel Alternde Gesellschaft Mobilität & Transport

6 Forschungsschwerpunkte der Empa Gesundheit & Leistungsfähigkeit Nanostrukturierte Materialien Natürliche Ressourcen & Schadstoffe Energie Sustainable Built Environment

7 Die Empa in Zahlen (2011) 3 Standorte Dübendorf, St. Gallen, Thun 5 Departemente 28 Forschungsabteilungen 950 Mitarbeitende (860 FTE; Frauenanteil rund 30%) davon 28 Professoren 140 Doktorierende 40 Lernende plus: 200 DiplomandInnen & PraktikantInnen Budget 97 Mio. CHF Finanzierungsbeitrag Bund 52 Mio. CHF Drittmittel Wiss. Output > 500 referierte ISI-Publikationen 90 Seminare & Konferenzen der Empa-Akademie Drittmittelprojekte > 50 laufende Projekte in den EU-Rahmenprogrammen > 90 laufende SNF-Projekte 80 laufende KTI-Projekte

8 Internationale Reputation HSG/KTI Studie Die 10 führenden R F&E Orgasnisationen in Europa 1. FHG 2. MPG 3. IBM ZRL 4. Siemens Corp. Techn. 5. Philips R&D 6. Nokia NRC 7. Empa 8. Roche R&D 9. Bayer Mat. Sc. 10. SAP Research Medium Good Exceptional * Survey on the Awareness of R&D Organizations, Wolf-Christian Rumsch, Universität St. Gallen, 2008

9 Bedürfnis Mobilität Gottlieb Daimler (1900): "Die weltweite Nachfrage nach Kraftfahrzeugen wird eine Million nicht überschreiten allein schon aus Mangel an verfügbaren Chauffeuren." Milliarde Fahrzeuge (!) Fahrzeugbestand Europa/USA: ~ 500/1000 Pers. Prognose: Globale Sättigung bei 3-4 Milliarden Fahrzeuge (!)?? CO 2? Energie Ressourcen

10 [Mio. t CO 2 /a] Globale CO 2 Emission 30'000 25'000 Industrielle Prozesse 23% 44% Elektrizität und Wärme 20'000 Mobilität und Transport 22% 11% 15'000 Selbstversorger 10'000 5' Daten: CDIAC, Oak Ridge National Laboratory (2010), Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) (2010) ohne "land-use change"

11 Energieverbrauch Schweiz Der heutige Strassenverkehr verbraucht 42% des Endenergieträger globalen und Schweiz 49% des 2009 Schweizerischen Erdölbedarfs Quelle: CH Gesamtenergiestatistik des BfE 2010 Verbrauch Endenergie der Schweiz 2009 (BfE 2010) total: 877'560 TJ 9.2% 23.6% Elektrizität = 207'100 TJ 21.7% Treibstoffe Gas Erdölbrennstoffe (33% Wärmeproduktion) Rest 12.1% 33.4% = TJ davon 140'200 TJ Benzin Als Elektrofahrzeuge: ~ 70'000 TJ (!) (Grund: höhere Effizienz von Elektromotoren)

12 Entwicklung der Fahrzeugflotte in der Schweiz cm 3 2'100 cm 3 2'000 Hubraum downsizing/turbocharging 1'800 kg kg 1'700 1'900 1'600 1'800 Es wird zuviel Masse bewegt (!) 1'500 1'700?? 1'400 1'600 1'500 1'400 Gewicht in kg (inkl. 75 kg Fahrer) Quelle: auto-schweiz (2010) '300 1'200 1'100

13 (Kohlen)Faserverbundwerkstoffe im Vormarsch 50% Kompositwerkstoffe 55% Kompositwerkstoffe

14 Empa Fellow Prof. Dr. h.c. Urs Meier CFK-Spannseile für Jachten und Kräne CFK-Lamellen Für die nachträgliche Stabilisierung von grossen Baustrukturen (z.b. Brücken)

15 Adaptiver Dämpfer für die Wolgograd Brücke Passiver Dämpfer Aktiver Dämpfer Steuerung/Regelung

16 2 konkrete Empa Empa/ETH-Projekt «Clean Engine Vehicle» mit Volkswagen, Bosch, BFE, BAFU, SVGW, DVGW Moderne, modellbasierte Motorsteuerung Erdgas/Biogas-Turbomotor (wegen hoher Klopffestigkeit) 30% niedrigere CO 2 -Emissionen, Zero-NOx-Emissionen 2009 hat Volkswagen einen (weiterentwickelten) Erdgas- Turbo-motor mit einer solchen Motorsteuerung auf den Markt gebracht. Empa/PSI-Projekt «hy.muve» mit Bucher Schörling, Messer, Brusa, BS, SG, BE, GE Wasserstoff-Brennstoffzellen/Batterie-Hybridantrieb Halbierung des energetischen Verbrauchs Kehrfahrzeuge weisen aufgrund des 7-stündigen Einsatzes pro Tag - rund 10 x höhere jährliche Verbräuche auf als PW s. Sie können trotz noch eingeschränkter Wasserstoffinfrastruktur sinnvoll betrieben werden.

17 Schaumträger für Abgasnachbehandlung Heutige Katalysatoren Träger mit Bienenwabenstruktur Ansatz der Empa Keramischer Schaumträger Laminare Strömung (R e ) «Turbulente» Strömung Höhere Abgas/Oberflächen Wechselwirkung «Schaum-Kat» : 70% geringere Oberfläche gleiche «Washcoat»-Dicke gleiche Effizienz 70% weniger Edelmetall (!)

18 Mobilität Demonstrator CO 2 45% photovoltaics excess electricity ~ = 60% 40% Hydrogen storage Methanisation SNG 45% Methane storage AC Bus ~ = Energy 10% Mixing Station ~ = Hytane 25% H 2 75% CH 4 Electrolyser e-mobility Fuel Cell Mobility Internal Combustion Mobility

19 Photovoltaik Hythane Wasserstoff Strom

20 Herzlichen Dank für Ihren Besuch und Ihre Aufmerksamkeit