Das Projekt "Messdatenbasierte Anpassung und Validierung der numerischen Modelle der süddeutschen Winenergie-Forschungsplattform WINSENT, Teilvorhaben: Validierung der Anströmungs- und Windenergieanlagenmodelle im komplexen Gelände" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau.Auf der schwäbischen Alb entsteht ein Forschungstestfeld mit zwei Forschungswindenergieanlagen und vier Messmasten. Entgegen klassischer Windenergiestandorte in flacher Landschaft befindet sich dieses süddeutsche Forschungstestfeld am oberen Ende einer Hangkante und damit in komplexem Gelände. Das Forschungstestfeld wurde im Rahmen des Vorhabens WINSENT realisiert und numerische Modelle der Anlagen und der Anströmung entwickelt. Im Vorhaben WINSENTvalid werden die numerischen Modelle der Anströmung und der Forschungswindenergieanlagen mit Hilfe der auf dem Testfeld erfassten Messdaten validiert. Die Validierung erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst werden die Einzelkomponenten der Anlagen überprüft. Anschließend werden Vergleiche zwischen Simulationen und Messungen der Anlagen im Betrieb durchgeführt. Zum Abschluss werden sogenannte Toleranzbänder für die Simulationsmodelle ermittelt. Für die Validierung werden die erhobenen meteorologischen Messdaten mittels einer im Vorgängervorhaben entwickelten Prozesskette verarbeitet und Windfelder für die Anströmbedingungen berechnet. Das Projektkonsortium setzt sich aus Instituten der Universität Stuttgart, der Technischen Universität München, des Karlsruher Institut für Technologie, der Universität Tübingen sowie der Hochschulen Aalen und Esslingen zusammen. Geleitet wird das Vorhaben vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Die Universität Stuttgart fokussiert sich im Rahmen des Vorhabens auf die Charakterisierung der Anströmung in hochaufgelösten CFD-Modellen in unmittelbarer Anlagennähe und validiert die numerischen Mehrkörpermodelle der Forschungswindenergieanlagen. Ziel des Vorhabens ist es, das Testfeld inklusive der validierten Modelle für Forschungseinrichtungen und Industrie für Windenergieforschung in komplexem Gelände zur Verfügung zu stellen. Insgesamt trägt das Vorhaben WINSENTvalid damit maßgeblich zur Windenergieforschung in Süddeutschland bei.
Die im Jahr 2017 gegründete ZEI-Tec GmbH mit Sitz in Aalen (Baden-Württemberg) ist ein Hersteller von Komponenten und Halbzeugen für elektrische Maschinen, wie Transformatoren, Elektromotoren und Generatoren. Ziel des Vorhabens ist die Errichtung einer innovativen Fertigungslinie für weichmagnetische Eisenkerne aus rascherstarrten, amorphen FeSiB-Folien, welche zur Herstellung neuartiger, innovativer Transformatorenkerne in Stapelbauweise für Verteiltransformatoren verwendet werden können. Die neuartigen ZEI-Tec-Stapelkerne sollen die derzeit nach dem Stand der Technik in Deutschland und in der EU verwendeten Transformatorenkerne aus Elektroblech ersetzen. Die geplante Produktion unterteilt sich in die Amorphbandherstellung (Rascherstarrungsanlage, Sekundärbandkühlung und Bandwickelanlage) und in die Folienverarbeitung. Das Herzstück der Anlage ist eine Gießanlage für rascherstarrte, amorphe FeSiB-Folien mit einer Dicke von 35-40 Mikrometern und 200 Millimetern Breite. Die jährliche Produktionsmenge beträgt 250 Millionen Meter. Die Qualitäts- und Präzisionsziele erfordern den Anlagenbetrieb im Reinraum. In der Produktion sollen mit der innovativen Anlagentechnik im Vergleich zum Herstellung von Elektroblechkernen (ausgehend von der Roheisenerzeugung im Hochofen), bei einer geplanten Jahresproduktion von 20.000 amorphen Stapelkernen jährlich 66 Gigawattstunden an Energie (80 Prozent), 5.800 Tonnen an Eisensilicid (33 Prozent) durch die Vermeidung von Überproduktion und 35.600 Kubikmeter an Wasser (99 Prozent) eingespart werden können. Die eingesetzte Schmelzenergie soll bis zu 40 Prozent in geschlossenen Kreisläufen rückgewonnen werden (2.600 Megawattstunden pro Jahr nutzbar). Weitere Einsparungen ergeben sich aufgrund der Bauform der amorphen Stapelkerne. So sind diese gegenüber den derzeitig verfügbaren Kernen deutlich kompakter und gegenüber sogenannten Wickelkernen bis zu 40 Prozent leichter. Im Vergleich zum Durchschnittstransformator mit Elektroblechkern (20 Kilovolt/ 400 Kilovoltampere) sollen sich beim Bau von Transformatoren mit dem ZEI-Tec-Kern 19 Prozent an Leitungsmaterial (Aluminium und ggf. Kupfer), 25 Prozent weichmagnetisches Eisensilicid und 22 Prozent Stahl einsparen lassen. Gleichzeitig fallen die Anforderungen an die Kühlung der Transformatoren mit ZEI-Tec-Kern geringer aus. Durch die bauformbedingten Materialeinsparungen, die produktionsbedingten Einsparungen von Prozessenergie, die Vermeidung von Überproduktion sowie der Rückgewinnung von Prozesswärme können jährlich ca. 73.500 Tonnen CO 2 vermieden werden. Für die einzelnen Prozessschritte soll ausschließlich elektrische Energie eingesetzt werden. Darüber hinaus sollen sich insbesondere beim Betrieb von Transformatoren mit dem neuartigen ZEI-Tec-Kern erhebliche Energieeinsparungen erzielen lassen. Gegenüber herkömmlichen Elektroblechkernen sollen die ZEI-Tec-Kerne um bis zu 58 Prozent geringere magnetische Energieverluste aufweisen. Im Netzbetrieb ließen sich damit im Vergleich zu einem Durchschnittstransformator (20 Kilovolt/ 400 Kilovoltampere) bis zu 2,2 Megawattstunden Strom jährlich einsparen.
Branche: Sonstiges verarbeitendes Gewerbe/Herstellung von Waren
Umweltbereich: Ressourcen
Fördernehmer: ZEI-Tec GmbH
Bundesland: Baden-Württemberg
Laufzeit: seit 2020
Status: Laufend
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