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Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hofgemeinschaft Heggelbach GbR, vertreten durch Herr Thomas Schmid, Herr Florian Reyer durchgeführt. Erstmalig präsentiert wurde die APV als möglicher Lösungsansatz bereits 1982 durch Goetzberger und Zastrow am Fraunhofer ISE. Weltweit existieren bisher jedoch noch immer kaum kommerzielle und nur wenige APV-Forschungsanlagen. Im Projekt APV-RESOLA werden nun erstmalig unter Realbedingungen die wirtschaftlichen, technischen, gesellschaftlichen und ökologischen Aspekte der Technologie an einer Pilotanlage wissenschaftlich untersucht. Nach Abschluss des Projekts wird ein Innovationskonzept vorgelegt, das als Handlungsleitfaden für den Bau weiterer Anlagen dienen soll. So sollen zusätzliche Flächen für die Erzeugung erneuerbaren Stroms erschlossen werden, ohne dabei in Konkurrenz zur landwirtschaftlichen Nutzung von Flächen zu treten. Ziel: ganzheitliche Energieversorgung. Für die Landwirtschaft bietet sich die Möglichkeit unabhängiger Stromerzeugung. Zusätzlich zu Kosteneinsparungen durch Eigenverbrauch ergeben sich neue Verdienstmöglichkeiten durch die Einspeisung des selbsterzeugten Stroms in das lokale Versorgungsnetz. Zukünftig ist es denkbar, die APV mit neuen Technologien wie Stromspeichern zu kombinieren und die Nutzung der erzeugten Energie auf Landmaschinen und andere Fahrzeuge auszuweiten.

Sub project: TTH

Das Projekt "Sub project: TTH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Stahlbau, Arbeitsgruppe Testzentrum Tragstrukturen durchgeführt. Im Rahmen des beantragten Projektes TANDEM werden die Grundlagen geschaffen, um die für die Beschreibung des nichtlinearen Last-Verformungsverhaltens von XL-Monopiles im Seeboden (p-y-Kurven) notwendigen Eingangsparameter im Großversuch zu erfassen und unterschiedliche Einbringverfahren für große Durchmesser vergleichend zu erproben. Die hier erforschten und entwickelten Zusammenhänge bilden die Grundlage für den reibungslosen Verlauf von geotechnischen Großversuchen und somit die Basis für wissenschaftlich exakte und nachvollziehbare Versuchsanordnungen bei Großversuchen im TTH. Im AP 2 des Gesamtvorhabens wird mit diesem Teilprojekt das Ziel verfolgt, die Bodencharakterisierung des Testsandes durchzuführen, um Eingangsparameter für numerische Untersuchungen zur Verfügung zu stellen. Es werden die Versuchskörper und die Randbedingungen zur experimentellen Umsetzung der wissenschaftlichen Fragestellung entwickelt. Die Mitarbeiter der Fraunhofer Gesellschaft IWES bearbeiten gemeinsam mit den TTH Mitarbeitern das Arbeitspaket AP 3 des Gesamtvorhabens. Zunächst wird eine reproduzierbare Befüllung der Baugrundversuchsgrube erarbeitet. Hierzu wird das Konzept weiter entwickelt, um einen möglichst realitätsnahen Versuchsboden im Hinblick auf Offshorebedingungen zu gewährleisten. Für die kontinuierliche Messung der Druckverhältnisse im Boden wird ein zuverlässiges Verfahren entwickelt, um die Instrumentierung des Bodenkörpers zielorientiert zu gestalten. Bei Offshore-Messungen an Tragstrukturen sind für die Messsensoren und -leitungen robuste Lösungen zu erarbeiten. Dies umfasst auch die Entwicklung entsprechender Schutzsysteme. Im diesem Teilprojekt wird in einem weiteren AP das Strukturverhalten von XL-Monopiles bei unterschiedlichen Einbringverfahren untersucht. Hierzu sollen mindestens zwei Verfahren im TTH angewendet und aus den Versuchsergebnissen Empfehlungen für nachfolgende Versuche erarbeitet werden. Als letztes Arbeitspaket soll ein standardisierter Versuchsaufbau für lateral beanspruchte Großversuche entwickelt werden.

Energiemonitoring der VW-Bibliothek der TU- und der UdK-Berlin

Das Projekt "Energiemonitoring der VW-Bibliothek der TU- und der UdK-Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik durchgeführt. Die VW-Bibliothek der Technischen Universität (TU) und der Universität der Künste (UdK) Berlin wurde im Herbst 2004 in Betrieb genommen. Bauherr ist das Land Berlin, vertreten durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung. Ein innovatives Energiekonzept unter den Prämissen hoher Nutzerkomfort und langfristige Sicherung des Bibliothekguts bei geringem Energieverbrauch war von Anfang an Teil des Bibliothekentwurfs. Kernstück des Konzepts ist ein ca. 8.000 m2 großer Fundamentabsorber unterhalb der Bodenplatte der Bibliothek. Die Gründung in Verbindung mit dem umgebenden Erdreich wird so energieeffizient zur saisonalen Wärme- und Kältespeicherung genutzt und deckt den Grundbedarf an Wärme und Kälte ohne den Einsatz aufwändiger Anlagentechnik. Durch die beschriebene Nutzung des Gründungserdreichs lassen sich Umweltbelastungen wie die Emission von Kyoto-Gasen sowie die Investitions- und Betriebskosten für Kälte- und Wärmebereitstellung reduzieren. Das vom IGS durchgeführte Monitoring greift diesen Umwelt- und Einsparaspekt wieder auf. Im Einzelnen sollen Optimierungspotentiale in den Bereichen Gebäude- und Anlagenbetrieb sowie thermischer Komfort der Bibliothek aufgedeckt werden. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Betrieb des Fundamentabsorbers. Die Bibliothek der TU und der UdK Berlin ist damit eines von wenigen Gebäuden in der Bundesrepublik, das mit dieser Technik ausgestattet ist. Systematische Untersuchungen von Gebäuden mit diesen Anlagen, existieren bis jetzt nicht. Die Auslegung ist aufgrund vieler unterschiedlicher Einflüsse wie Geologie, Klima, Gebäude und Gebäudenutzung, Anlagentechnik etc. sehr komplex. Erst im Betrieb zeigt sich, ob die in der Planungsphase prognostizierten Energieerträge sowie Erdreich- und Systemtemperaturen wirklich erreicht werden. Besonders in der ersten Nutzungsphase lassen sich durch eine wissenschaftliche Begleitung Systemfehler aufspüren und die Einregulierungsphase verkürzen. Im Rahmen des Monitorings werden die Verbräuche für Wärme, Kälte, Strom und Wasser des gesamten Gebäudes erfasst sowie die Betriebserfahrungen dokumentiert und mögliche Optimierungsmaßnahmen dargestellt. Durch den ständigen Dialog mit dem Gebäudebetreiber kann bereits während der Projektlaufzeit eine kontinuierliche Betriebs- sowie Kostenoptimierung bei gleichzeitiger Erfolgskontrolle erreicht werden. Darüber hinaus wird durch das Energie- und Komfortmonitoring das Einsparpotenzial der CO2-Emissionen und Umweltbelastungen durch dieses innovative Gebäude dokumentiert.

Teilprojekt: Phase 1 DLR

Das Projekt "Teilprojekt: Phase 1 DLR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Standort Göttingen, Institut für Aeroelastik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Regelungssystems zur aktiven Begrenzung von auslegungsrelevanten Extremlasten an großen Windenergieanlagen. Das Projekt zielt dabei auf eine Kostenreduktion für mechanische Komponenten mit einem großen Anteil an den Gesamt-Investitionskosten der WEA, also auf die Rotorblätter, den Turm, das Fundament sowie die tragenden Strukturen von Gondel und Nabe. Die hohe erforderliche Dynamik soll mit schnellen lokalen Luftkraftaktuatoren und einem geeigneten Messsystem zur Erfassung von Extremereignissen realisiert werden. Im Rahmen der Phase 1 des hier vorgeschlagenen Projektes sollen für die Realisierung des beschriebenen Regelungssystems zur Zeit noch fehlende, wichtige Grundlagen erarbeitet werden: - Abschätzung der prinzipiell erreichbaren Extremlastreduktionen - Bestimmung der Anforderungen an die Sensorik, Aktuatorik und Regelung - Erarbeitung von Messprinzipien zur schnellen und sicheren Erfassung der relevanten Lasten und Entwurf eines Lastmonitoring-Systems für die schnelle, vorausschauende Erkennung von Extremereignissen - Entwicklung von Modellen der instationären Aerodynamik schneller Luftkraftaktuatoren, speziell für den Reglerentwurf, Validierung im Windkanal - Entwicklung von geeigneten Regelungsstrukturen und Verfahren zum Reglerentwurf für die sichere Extremlastbegrenzung - Erarbeitung eines tieferen Verständnisses der Wechselwirkungen zwischen den schnellen Luftkraftaktuatoren und der Strukturdynamik der WEA.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.U.B. Ingenieur AG durchgeführt. Das Forschungsprojekt zielt auf die Weiterentwicklung von Modellierungs- und Planungsstrategien zur Realisierung optimierter Standorte für den Bau von kleinen Wasserkraftwerken und die Anwendung auf die Bedingungen in China ab. In dieser Komplexität erfordert die Forschungsaufgabe ein Zusammenwirken von relevanten Forschungs-, Entwicklungs- und Ingenieurkapazitäten, das durch die Interdisziplinarität des Projektteams sichergestellt wird. Neben dem ökologischen Nutzen und der intensiven Nutzung des enormen, bisher unerschlossenen Energiepotenzials der Wasserkraft insbesondere in China, zielt der Fokus des Projektteams auf die Erlangung wirtschaftlichen Nutzens durch Know-how Transfer, Patente und Export von Ingenieur- und Anlagenlieferleistungen. - Ermittlung, Definition der erforderlichen topografischen Standortbedingungen - Entwicklung eines digitalen Geländemodells für die Standorte der Kraftwerkseinrichtungen - Sondierung, Erkundung, Bewertung der geotechnischen und hydrogeologischen Standortbedingungen (Baugrund) - Definition der Anforderungen an die Konstruktion/Planung von Bauwerksgründungen, Kavernen, Druckstollen - Ermittlung und Bewertung der infrastrukturellen Standortbedingungen für logistische und bautechnologische Fragen - Festlegung der Kraftwerksart nach Hydraulik und Topographie - Untersuchung, Bewertung, Festlegung der optimalen Standorte für Staubauwerk, hydraulische Sonderbauwerke, Kraftwerksgebäude.

Vorhaben: SHM von Grout-Verbindungen im Offshore-Windpark, GroutOWP

Das Projekt "Vorhaben: SHM von Grout-Verbindungen im Offshore-Windpark, GroutOWP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WindMW GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des Verbundvorhabens QS-M Grout ist die Entwicklung von Verfahren und Technologien für das Monitoring von Grout-Verbindungen. Im Teilvorhaben GroutOWP soll das Überwachungskonzept auf Windparkebene mit 80 Offshore-WEA ausgeweitet werden. Eine intelligente Überwachung mit zu entwickelnden Algorithmen soll die Kenntnis von Korrelationen zu den Betriebszuständen ermöglichen und erhöht somit die Aussagekraft der Messungen bezüglich der Beanspruchungen während des Lebenszyklus der Anlagen und hat somit direkten Einfluss auf die Ausgestaltung der wiederkehrenden Prüfungen. Vorhabenziel: Das Hauptziel das mit GroutOWP erreicht werden soll, ist die Reduzierung und Optimierung der wiederkehrenden Prüfung der Grout-Verbindung und der gesamten Tragstruktur des Monopiles im Unterwasserbereich durch Taucher bzw. an schwer zugänglichen Stellen, was nachhaltig zu einer erheblichen Senkung der Kosten und des Risikos für die Taucher führt. Im ersten Schritt wird ein Schadenkatalog für Grout-Verbindungen sowie die Anforderungen für eine messtechnische Überwachung erarbeitet. In GroutOWP werden erstmalig im Feld gemessene Daten hinsichtlich Sensitivität und Abhängigkeit von der jeweiligen Lokation der OWEA ausgewertet, um Korrelationen zu Umwelt- und Betriebsereignissen herzustellen. Anschließend erfolgt die Entwicklung einer numerischen Analyseumgebung zur Ableitung von Lebensdauerprognosen und Inspektionspunkten. Da im Feld nicht davon auszugehen ist, dass während der Projektlaufzeit Schädigungen an Grout-Verbindung auftreten, soll geprüft werden, inwieweit eine Übertragung der entwickelten selbstlernenden SHM-Algorithmen aus numerischen Simulationen und Großversuchen mit gezielt eingeprägten Schäden auf die Realität möglich ist. Inhalt des abschließenden Arbeitspaketes ist die Anerkennung der Ergebnisse des Struktur- und Grout-Monitorings durch den Zertifizierer (DNV GL als assoziierter Partner) zur Reduzierung und Optimierung der wiederkehrenden Prüfung.

EXIST-Gründerstipendium: e.Ray - Die Wasserkraftanlage ohne Damm

Das Projekt "EXIST-Gründerstipendium: e.Ray - Die Wasserkraftanlage ohne Damm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Aerodynamik und Strömungslehre durchgeführt. Projektziel ist die Entwicklung sowie der Testbetrieb eines kinetischen Strömungskraftwerkes in der Donau. Das Anwendungsgebiet ist die dezentrale Energiegewinnung aus Flüssen ohne die Notwendigkeit einer künstlichen Aufstauung und ohne bauliche Veränderungen von Flussbett und Ufer. Die Aufgabe gliedert sich in folgende Teilziele: Konstruktion einer Trägerstruktur aus möglichst umweltfreundlichen Werkstoffen, Optimierung der Rotor-Diffusoreinheit, Verbesserung der Schwimmeigenschaften, Aufbau einer 230V-Off-Grid-Lösung, Entwicklung und Test einer Verankerung an Bäumen sowie einer Vorrichtung zum Fischschutz. Weitere Ziele sind eine hohe Wartungsfreundlichkeit, geringer Installationsaufwand und Kosteneffizienz. Ein Funktionsmuster der Turbine wurde in einem ersten Schritt vermessen und soll weiter im Labor getestet sowie ausgebaut werden. Die größte Teilaufgabe stellen Konstruktion, Festigkeitsnachweise und Fertigung des schwimmfähigen Gesamtsystems dar. Nach Abschluss der Fertigung (Januar 2015) soll im Frühjahr 2015 der Testbetrieb der Anlage in der Donau beginnen. Parallel dazu werden Simulationen zur Optimierung der Strömungskammer und des Rotors betrieben.

Entwicklung eines Turmkopfmodelles für die Nutzung auf einer schwimmenden Plattform

Das Projekt "Entwicklung eines Turmkopfmodelles für die Nutzung auf einer schwimmenden Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aerodyn engineering gmbh durchgeführt. Für das Verbundprojekt HyStOH soll eine Windenergieanlage angepasst bzw. so umkonstruiert werden, dass sie auf einem schwimmenden Fundament eingesetzt werden kann. Hierzu bedarf es einiger neuer Ansätze. Es gibt erhebliche Unterschiede im Vergleich zu heutigen Anlagen. Zu nennen wären ein ovaler Turmanschluss für den Turbinenkopf, die azimutlose Verbindung zwischen Turm und Turbinenkopf sowie die Anpassung der Anlage an die zusätzlichen Beschleunigungen durch die resultierenden Kräfte aus Wind, Welle und Strömung. Hierzu müssen mit einem Zertifizierer zunächst die Lastfälle erarbeitet werden, die für die Auslegung der Anlage entscheidend sind. Hieraus werden dann die entsprechenden FEM und Lebensdauerberechnungen erstellt sowie die Komponenten an die besonderen Bewegungen und Beschleunigungen angepasst. Als Basis dient die SCD 6.0 MW von aerodyn. Zum Teil können Bauteile aus dem vorhandenen System in diese neue Anlage einfließen. In diesem Fall werden die Teile auf Verwendbarkeit überprüft bzw. wenn notwendig neu spezifiziert. Neue Komponenten werden entsprechend spezifiziert. Das Ziel ist ein CAD-Modell einer Windenergieanlage welches auf das HyStOH-Fundament angepasst ist. Dies Modell enthält alle wesentlichen Parameter wie z. B. Materialauswahl oder Normen für eine spätere Erstellung von Fertigungsunterlagen.

Teilprojekt 6: Entwicklung von Technologien zur effektiven Wartung von OWEA-Parks

Das Projekt "Teilprojekt 6: Entwicklung von Technologien zur effektiven Wartung von OWEA-Parks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Anwendungszentrum für Großstrukturen in der Produktionstechnik AGP durchgeführt. Komplex 1: Im Zuge der Digitalisierung und Vernetzung der Produktion haben mobile Assistenzsysteme (AS) für Produktionsmitarbeiter an Bedeutung hinsichtlich qualitativer Informationsversorgung gewonnen. Ziel des Teilprojekts ist die Entwicklung einer Methodik zur Konfiguration mobiler AS zur optimalen Informationsversorgung der Mitarbeiter von Offshore-Windparks. Die Methodik soll auf die Unterschiede der Wartungsarbeiten eingehen und jeweils optimale Konfigurationen von AS liefern. Komplex 2: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Auswertemoduls als Bestandteil eines Unterwassermonitoringsytems. Auf Basis eines laserbasierten Messsystem soll die gesamte erfassbare Umgebung einer Großstruktur dreidimensional erfasst werden und durch die Entwicklung entsprechender Auswerteverfahren und -methoden diese Messdaten für das Monitoring sowie die Positionierung im Unterwasserbereich bereitgestellt werden. Die notwendigen Online-Prozessierung der Messdaten sowie die Einbindung der Hardwarekomponenten gilt es innerhalb des Vorhabens zu entwickeln. Komplex 1: Basierend auf Grundlagenuntersuchungen zur Einsatzfähigkeit mobiler Systeme in harsh environments (Klimakammertests) wird eine Methodik entwickelt, die unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Offshore-Betriebs (Umwelteinflüsse, Hardwareeignung, Datenübertragung, anwendungsspezifische Informationsaufbereitung) die Entwicklung anwendungsspezifischer Assistenzsysteme ermöglicht. Komplex 2: In der Analysephase gilt es die Zielparameter für die Softwareentwicklung in Lastenheften zu dokumentieren. Anschließend wird ein Konzept zur softwaretechnischen Umsetzung und Einbindung der Hardwarekomponenten erstellt. In der Entwicklungsphase soll das angestrebte Auswertemodul entwickelt und in ein Gesamtsystem zur geometrischen Überwachung implementiert werden. Abschließend erfolgt die Erprobung und Optimierung der Auswerteeinheit.

Erfassung der geologischen Struktur und Schalleintrag seismischer Wellen im Fernfeld

Das Projekt "Erfassung der geologischen Struktur und Schalleintrag seismischer Wellen im Fernfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Geowissenschaften, Abteilung Angewandte Geophysik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Teilprojektes der CAU/ IfG ist die Erfassung der geologischen Sedimentstruktur an drei Teststandorten von Offshore-Windkraftanlagen bis Gründungstiefe vor der Rammung sowie die Messung von durch die Rammung induzierten seismischen Wellen im Fernfeld mit Ozeanbodenseismometern (OBS). Strukturinformation und rammbegleitende Messungen sollen Rahmenbedingungen für die Modellierung des Körperschalls liefern und Abschätzungen/ Vorhersagemodelle über den Hydroschalleintrag im Fernfeld durch seismische Wellen ermöglichen. Als Ergebnis entsteht ein Untergrundmodell, das Tiefenpläne der geologischen Schichtgrenzen sowie die elasto-mechanischen Kenngrößen der geologischen Schichten enthält. 2. Arbeitsplanung Im Rahmen von Voruntersuchungen soll ein kombiniertes Verfahren aus hochauflösender Reflexionsseismik zur Strukturauflösung sowie Scholtewellenseismik zur Abschätzung des Schermoduls in der Umgebung jeder Gründungsposition durchgeführt werden. Des Weiteren sollen Messungen während der Rammung der OWEAs mit Ozeanbodenseismometern (OBS) durchgeführt werden, welche die Bodenbewegungen und den bodennahen Hydroschall im Fernfeld aufzeichnen. Durch die vom Projektpartner TUHH/ GBT geplanten Messungen ist es möglich, die Quellfunktion der Rammung zu bestimmen. Diese soll in zweidimensionale viskoelastische Finite-Differenzen-Modellierungen der seismischen Wellenausbreitung im Fernfeld eingebunden werden.

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