Teilchenbeschleuniger ressourcenschonend betreiben

Ressourcenschonende Technologien für künftige Beschleuniger erforscht das KIT beispielsweise am Linearbeschleuniger FLUTE.
Ressourcenschonende Technologien für künftige Beschleuniger erforscht das KIT beispielsweise am Linearbeschleuniger FLUTE. – Bild: Markus Breig, KIT

Teilchenbeschleuniger kommen nicht nur in zahlreichen Forschungsfeldern zum Einsatz, sondern auch in industriellen Anwendungen und in der Medizin. Beispiele sind hier etwa die Materialprüfung oder in der Strahlentherapie. Doch der jährliche Energieverbrauch großer Anlagen kann mehrere Hundert Gigawattstunden (GWh) betragen, was in etwa dem Verbrauch mittelgroßer europäischer Städte entspricht. Das Projekt RF 2.0, an dem u.a. das KIT beteiligt ist, tritt an, dies zu ändern und den Energieverbrauch zu reduzieren.

Ziel: Beschleuniger mit erneuerbaren Energien betreiben

„Wir vereinen Fachwissen aus Physik und Energietechnologie. Unsere Vision ist es, Teilchenbeschleuniger sicher, stabil sowie vollständig mit erneuerbarer Energie zu betreiben, möglichst unabhängig vom öffentlichen Stromnetz und mit weniger Auswirkungen auf die Umwelt“, sagt Professor Giovanni De Carne vom Institut für Technische Physik des KIT. De Carne ist Projektkoordinator von RF 2.0 und hat das Projekt zusammen mit Professorin Anke-Susanne Müller, Leiterin des Instituts für Beschleunigerphysik und Technologie des KIT, initiiert.

Realitätsnahe Tests

Ein Element des Projekts ist das Testfeld Kitten (KIT-Testfeld für Energieeffizienz und Netzstabilität in großen Forschungsinfrastrukturen) mit dem Forschungsbeschleuniger Kara und dem Energy Lab am KIT. „Diese Infrastruktur ermöglicht es uns, Energieeffizienz und Netzstabilität in großen Forschungsinfrastrukturen realitätsnah zu untersuchen und zu testen“, sagt De Carne. Aktuell läuft die Analysephase. „Eine Herausforderung ist, dass Teilchenbeschleuniger immer eine sehr hohe, konstante und störungsfreie Leistungsversorgung benötigen und bisher hinsichtlich der Spannungsqualitäten nicht flexibel sind. In unseren Tests versuchen wir Zusammenhänge zu verstehen, erstellen Mitigationsstrategien, also Ansätze, um negative Effekte und Kostenanalysen zu reduzieren, analysieren den CO2-Fußabdruck der Geräte und erstellen eine Nachhaltigkeitsmatrix.“

Darauf aufbauend wollen die Projektpartner im weiteren Verlauf energieeffizientere Technologien mit besserem Wirkungsgrad erarbeiten. Der Fokus liegt auf vier Bereichen: neue, hocheffiziente Komponenten; der Einsatz digitaler Lösungen für optimierte Betriebszeiten, beschleunigte Start- und Abschaltprozesse sowie zur Verbesserung des Designs und Betriebs; die Integration kohlenstoffarmer Technologien durch die Nutzung erneuerbarer Energien und Energiespeichersysteme sowie mehr Flexibilität im Energieverbrauch mithilfe dynamischer Überwachungs- und Kontrollsysteme.

Künstliche Intelligenz und digitale Zwillinge

In Demonstratorprojekten testen und validieren die Forschenden des KIT gemeinsam mit den Projektpartnern konkrete Ansätze unter realistischen Bedingungen. Beispielsweise arbeitet das Team daran, wie Beschleuniger mithilfe von KI effizienter und flexibler betrieben werden können können. „Zudem entwickeln wir einen digitalen Zwilling, um neue Energietechnologien künftig schneller validieren zu können“, erklärt De Carne.

Seiten: 1 2



  • Universal Robots erzielt +75 Prozent

    Universal Robots erzielt +75 Prozent

    Nach einem großen Umsatzplus im zweiten Quartal rechnet Universal Robots auch im 3. Quartal mit einem zweistelligen Umsatzwachstum.

    mehr lesen: Universal Robots erzielt +75 Prozent

  • Internationale Lieferketten bleiben bestehen

    Internationale Lieferketten bleiben bestehen

    Deutsche Unternehmen halten an ihren international aufgestellten Lieferketten fest — trotz der Probleme während der Pandemie. Dabei setzen Großunternehmen auf mehr Zulieferer, kleinere und mittlere Unternehmen auf mehr Lagerhaltung, so…

    mehr lesen: Internationale Lieferketten bleiben bestehen

  • German Edge Cloud und Schuler kooperieren

    German Edge Cloud und Schuler kooperieren

    German Edge Cloud kooperiert mit dem Anlagenbauer Schuler. Im Zuge der Kooperation bietet Schuler innerhalb seiner Digital Suite eine Track- und Trace-Lösung für Presswerke an, die auf der Technologie der…

    mehr lesen: German Edge Cloud und Schuler kooperieren

  • Bechtle übernimmt Cadmes

    Bechtle übernimmt Cadmes

    Bechtle baut die Präsenz in den Niederlanden und Belgien aus. Das Unternehmen hat den CAD/CAM/PLM-Spezialisten Cadmes übernommen.

    mehr lesen: Bechtle übernimmt Cadmes

  • Wechsel in der Leitung bei ABB Elektrifizierung in Deutschland

    Wechsel in der Leitung bei ABB Elektrifizierung in Deutschland

    Torsten Nolting (Bild) übernimmt am 1. August die Leitung der Business Area Elektrifizierung in Deutschland. Er folgt damit auf Uwe Laudenklos, der am 1. April des Jahres zum Lead Business…

    mehr lesen: Wechsel in der Leitung bei ABB Elektrifizierung in Deutschland

  • Siemens erzielt Auftrags- und Umsatzplus

    Siemens erzielt Auftrags- und Umsatzplus

    Mit einem Auftrags- und Umsatzplus hat Siemens das dritte Quartal abgeschlossen. Der Ausblick für das aktuelle Geschäftsjahr wurde zudem angehoben.

    mehr lesen: Siemens erzielt Auftrags- und Umsatzplus

  • Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Im Zuge der Pandemie setzten viele Unternehmen auf digitale Kommunikation. Laut einer Umfrage des Finanzdienstleisters CBAF treffen vier von fünf Industrieunternehmen ihre Kunden wieder persönlich. Probleme haben die Befragten derzeit…

    mehr lesen: Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

  • Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

    Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

    Ein Schaden in Höhe von 223Mrd.€ entsteht der deutschen Wirtschaft jährlich durch Diebstahl, Spionage und Sabotage. Allein Ransomware-Angriffe nahmen im Vergleich zu den Jahren 2018/2019 um 358 Prozent zu.

    mehr lesen: Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

  • Software AG mit neuem Management-Team

    Software AG mit neuem Management-Team

    Die Software AG führt eine neue Management-Team-Struktur ein. Das neue Team soll aus den vier Vorstandsmitgliedern sowie zwei intern ernannten Mitgliedern bestehen und die Struktur ergänzen: Scott Little wird ab…

    mehr lesen: Software AG mit neuem Management-Team

  • HoreKa schafft 17 PetaFlops

    HoreKa schafft 17 PetaFlops

    Am KIT in Karlsruhe hat der neue Hochleistungsrechner HoreKa seine Arbeit aufgenommen. Die Rechenleistung des Supercomputers soll dabei unterschiedlichen Forschungsdisziplinen neue Erkenntnisse ermöglichen.

    mehr lesen: HoreKa schafft 17 PetaFlops

  • Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Der Anteil der Tätigkeiten, die heute schon potenziell von Computern erledigt werden könnten, ist in Fachkraftberufen mit 4,6 und Spezialistenberufen mit 4,8 Prozentpunkten zwischen 2016 und 2019 stark angestiegen. In…

    mehr lesen: Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

  • Materialmangel behindert die Produktion

    Materialmangel behindert die Produktion

    Deutschen Industrieunternehmen fehlt es an Material. In einer Ifo-Umfrage geben rund 64 Prozent der befragten an, dass Probleme bei Vorlieferungen die Produktion behindern.

    mehr lesen: Materialmangel behindert die Produktion