Lukas Weiß

Dr.-Ing. Lukas Weiß

Gruppenleiter

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Professur für Fluidsystemtechnik (FST)

Raum: Raum 1.524
Cauerstraße 4
91058 Erlangen

Projekte

  • Integrierter Wasserhaushalt von Anoden- und Kathodenpfad in Brennstoffzellensystemen


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Laufzeit: 1. Februar 2024 - 31. Januar 2025
    Mittelgeber: Stiftungen

  • Analyse makroskopischer und mikroskopischer Energieflüsse eines brennstoffzellenbetriebenen Tiefbohrgeräts


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
    Titel des Gesamtprojektes: Modulares Antriebskonzept mit Brennstoffzelle für Anwendungen im Spezialtiefbau
    Laufzeit: 1. Oktober 2023 - 30. September 2026
    Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
    Abstract

    Aufgaben und Ziele des Teilprojekts an der Professur für Fluidsystemtechnik sind...

    a) ...die Modellierung der Energieflüsse im Brennstoffzellensystem eines Drehbohrgeräts, sowie der Energieversorgung des Drehbohrgeräts auf der Baustelle. Dabei werden neben den thermodynamischen und elektrischen Größen insbesondere auch die CO2 Emissionen und die Kostenfunktion der Einzelnen Bauteile und Betriebsstrategien berücksichtigt. Ergebnis wird ein Werkzeug zur Auslegung von Brennstoffzellensystemen für Spezialbaumaschinen im Offroad-Bereich.

    b) ...die grundlegende Untersuchung von Wasserverdampfung zur effizienten Nutzung von Produktwasser aus dem Brennstoffzellenbetrieb. Die Herausforderung besteht darin, dass die Abwärme des Systems nur auf niedrigem Temperaturlevel (ca. 85 °C) zur Verfügung steht, aber hoher Kühlleistungen und Verdampfungsleistungen gefordert sind. Ergebnis wird ein Konzept zur effizienten Nutzung von Produktwasser in Brennstoffzellensystem für den Antrieb von Spezialtiefbohrgeräten sein.

    c) ...die Charakterisierung eines Brennstoffzellensystems für die Anwendung in Spezialtiefbohrgeräten auf einem Prüfstand. Ergebnis wird ein Betriebskennfeld des konkreten Systems sein, auf dessen Basis eine optimierte Betriebsstrategie in der Anwendung entwickelt werden kann.

  • Konzeptionierung und Aufbau eines Heavy Duty Brennstoffzellensystems (FCS-HD)


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
    Titel des Gesamtprojektes: Konzeptionierung und Aufbau eines Heavy Duty Brennstoffzellensystems (FCS-HD)
    Laufzeit: 1. Dezember 2021 - 30. November 2024
    Mittelgeber: andere Förderorganisation
    Abstract

    Das Ziel des Verbundprojektes ist es, ein Brennstoffzellensystem für die Nutzfahrzeuganwendungen zu entwickeln. Dabei wird ein innovatives und modulares Labor-Brennstoffzellensystem analysiert und die kritischen Komponenten bezüglich der Nutzfahrzeuganforderungen identifiziert und die Systemleistung entsprechende der spezifischen Anforderungen angehoben. Hierfür wird ein leistungsstärkerer Stack integriert und die System- und  Komponentenauslegung den Anforderungen angepasst. Die kritischen Komponenten sollen in diesem Projekt hinsichtlich Lebensdauer, Effizienz, Robustheit und Kosten optimiert bzw. weiterentwickelt werden. Auch ein gleichzeitiger Betrieb mehrerer Brennstoffzellen-Systeme soll realisiert werden, um die notwendige Systemleistung abzubilden. Eine Optimierung der Betriebsstrategie sowie die Erweiterung der Software-Funktionen sollen den Betreib des Heavy Duty Brennstoffzellensystems in der Nutzfahrzeuganwendung sicherstellen.

  • Immersed-cooling Concepts for Electric Vehicle Battery Packs using Viscoelastic Heat Transfer Liquids (I-BAT)


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Gesamtprojekt)
    Laufzeit: 1. Oktober 2020 - 30. September 2024
    Mittelgeber: EU - 6. Rahmenprogramm
    URL: https://www.horizon2020-ibat.eu
    Abstract

    The penetration of plug-in EVs on the world market faces considerable technological challenges. The performance of battery electric drives is influenced among other things by the power density and efficiency of the EV Battery Thermal System (BTMS), the heating and cooling system for batteries and power electronics. Lithium-ion batteries require a temperature of 15-60 °C for optimal operation, with high demands on temperature uniformity between the cells. The power density of the battery cooling systems has to be doubled compared to the state of the art to enable powerful and compact drives. The tight integration in vehicles means that only minimal cross-sections are available for the liquid coolants used. This challenge is met by innovative coolants, which have shown considerable potential for increasing the cooling effect and reducing pump losses in basic investigations. The subject of work is the synthesis and characterization of mineral oil-based coolants with optimal rheological and thermal properties suitable for EV BTMS. The novel fluids to improve heat transfer consist of a viscoelastic liquid carrier matrix with suspended nanoparticles. The dielectric nature of mineral oils allows the realization of immersion cooling systems with improved heat transfer rates compared to current devices with indirect cooling. In addition, viscoelastic additives can give the flow a controllable non-Newtonian character, resulting in reduced friction losses leading to 10-20% less pressure loss. At the same time, the selective amplification of specific types of coherent secondary flows favors a further increase in heat transfer. Overall, the proposed research aims at doubling thermal performance. The newly developed nanocoolants will be tested in a BTMS prototype to prove that these improments have the potential to revolutionize the relevant transport sector.

  • Injection, mixing, and autoignition of e-fuels for CI engines


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
    Titel des Gesamtprojektes: Injection, mixing, and autoignition of e-fuels for CI engines
    Laufzeit: 1. Oktober 2019 - 30. September 2021
    Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
    URL: https://www.cornet.online/
    Abstract

    E-fuels that use regenerative energy will be an important part of future sustainable mobility. They will provide chemical storage of volatile renewable energies and show a huge potential to deliver controlled, clean and efficient combustion for future vehicles. However, their physical-chemical behavior in the internal combustion engine needs to be understood and implemented in simulation tools to reach optimum efficiency and close to zero emissions. Especially oxygenated e-fuels promise to be conducive to clean combustion. Compression ignition (CI) engines offer highest efficiencies but suffer from complex combustion situations in the aim of lowest emissions. This project contributes to sustainable mobility by providing the detailed understanding of the behavior the oxygenated e-fuels in compression-ignition engines.

  • Eingliederund des LTT in das ECN-Netzwerk


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Laufzeit: 1. Januar 2019 - 30. September 2019
    Mittelgeber: andere Förderorganisation
    URL: http://www.bacatec.de
    Abstract

    In Einklang mit dem „Klima-Aktions-Plan 2050“ muss Deutschland und seine Mobilität bis zum Jahr 2050 größtenteils Treibhausgas neutral werden. Eine Kostenanalyse für eine in der gesamt Ökobilanz CO2-freie Mobilität sagt voraus, dass sich der Markt auf elektrisch angetriebene und einen dominierenden Teil von motorisch angetriebenen Fahrzeugen aufteilt, die mit synthetischen Kraftstoffen aus Wind und Sonne, sogenannten „e-fuels“ betrieben werden1. Das “Engine Combustion Network” ECN (https://ecn.sandia.gov/) ist ein Lösungsweg um experimentelle Daten und eine Diskussionsplattform für CFD-Modellbildner bereitzustellen. Aufgrund der großen Herausforderungen in diesem Forschungsgebiet ist ein globales wettbewerbsfreies Netzwerk unabdingbar für signifikante Fortschritte. Durch die Eingliederung wird das ECN reicher an Spraydaten und die FAU kann ihre Sichtbarkeit in der Forschungsgemeinschaft steigern.

  • Wärmeübergang an Hochleistungs-Dieselmotoren-Kolben


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Gesamtprojekt)
    Laufzeit: 1. Juli 2014 - 31. Dezember 2017
    Mittelgeber: Bayerische Forschungsstiftung

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