Das Projekt "Teilvorhaben: Komponenten und Zuverlässigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Elektrotechnisches Institut, Professur für Leistungselektronik durchgeführt. Die TU Dresden wird im Verbundvorhaben insbesondere die Komponentenebene der Systemtechnik für Wasserstoffelektrolyse erforschen. Die Professur Leistungselektronik beabsichtigt im Vorhaben die theoretische und praktische Untersuchung von neuartigen hybriden Stromrichtern. Der Fokus liegt dabei auf einer Kombination aus thyristorbasiertem Stromrichter und einem Stromrichter auf Basis von abschaltbaren Bauelementen. Die Professur Hochspannungs- und Hochstromtechnik wird sich im Vorhaben mit der thermischen Dimensionierung der Betriebsmittel sowie mit dem Kontakt- und Langzeitverhalten der elektrischen Verbindungstechnik befassen. Ziel ist dabei die Grundlagen für das Abschätzen der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Verbindungen im Betrieb zu legen. Die Professur Elektroenergieversorgung plant die Entwicklung eines Schutzkonzeptes, das zuverlässig, genau, robust und sicher Fehler in Stromversorgungsanlagen für Elektrolyseanwendungen erkennen kann. Diese Schutzsysteme sollen befähigt bzw. dahingehend weiterentwickelt werden, dass diese Systeme mögliche Fehler klären können.
Das Projekt "Teilvorhaben Rohgasabhitzestrecke für die Wärmeintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Arvos GmbH durchgeführt. Eine zuverlässige Rohgaskühlung ist integraler Bestandteil einer thermisch effizienten Vergasungsanlage. Der Betrieb und die Zuverlässigkeit des Rohgaskühlers sind kritische Themen des Vergasungsprozesses mit Auswirkungen auf die Ökonomie der Gesamtanlage. Im Rohgaskühler wird die gewonnene Wärme des abzukühlenden Rohgases in Hochdruckdampf konvertiert. Dieser Dampf wird in der Anlage z.B. als Antriebsenergie von Pumpen, Kompressoren und Turbinen zur Stromerzeugung genutzt. Eine Leistungsminderung durch Verschmutzung oder ein Ausfall des Rohgaskühlers hat nicht nur Einfluss auf das weitere Prozessieren des Synthesegases, sondern reduziert auch auf die Dampferzeugung. Diese auf die Gesamtanlage negative Auswirkung muss durch Importdampf kompensiert werden. Dies hat entsprechenden Einfluss auf die Gesamtwirtschaftlichkeit. Das Ziel des Vorhabens seitens ARVOS GmbH besteht darin, eine zuverlässige Rohgaskühlerstrecke für die im Gesamtvorhaben zu untersuchenden Vergasungsprozesse zu designen. Erforderlich hierfür ist eine experimentell abgesicherte Wissensgrundlage im Bereich Korrosions- und Erosionspotenzial der in den Vergasungsprozessen entstehenden Rohgase. Hier ist insbesondere die Frage der Werkstoffauswahl für besagte Kombination aus Vergasungsprozess und Einsatzprodukt zu klären. Die Erfahrung mit anderen, fossilen Vergasungsprozessen zeigt, dass eine rein theoretische Betrachtung für eine zuverlässige Auswahl der Werkstoffe nicht ausreichend ist. Neben Korrosion und Erosion ist auch das Verschmutzungsverhalten der in den Rohgasen mitgeführten Aschen und Schlacken ein weiteres Untersuchungsfeld. Die angestrebte Verwendung von Ersatzbrennstoffen aus Abfall, Biomasse oder ähnlichen Reststoffen stellt erhöhte Anforderungen an das Design einer Abhitzestrecke aufgrund der im Vergleich zu fossilen Brennstoffen inhomogenen Brennstoffzusammensetzung.
Das Projekt "Teilvorhaben: MCU-System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg, Fachgebiet Elektrische Energiesysteme durchgeführt. Das beantragte Projekt Brennstoffzellensystem-Entwicklung für die technische Aviatik (BETA) untersucht eine direkte Form der Verschaltung von Brennstoffzellen mit Antriebswellen (H2-to-Torque-Konzept). Durch diesen Aufbau lässt sich die Topografie des elektrischen Netzes vereinfachen und damit Material und Gewicht einsparen. Der Wegfall der Wandler, welche in klassischen Brennstoffzellensystemen für eine konstante Spannungsversorgung der Verbraucher sorgen, muss dabei durch andere Methoden kompensiert werden, um die Spannungshaltung zu gewährleisten. Die HSU wird im Projekt ein MCU-System entwickeln, welches genau auf die spezifischen Bedingungen bei der Anwendung der H2-to-Torque Architektur abgestimmt ist. Das beinhaltet u.a. die leistungsabhängige Spannungsregelung, die Redundanz, die Zuverlässigkeit und die Sicherheitsmechanismen zum sicheren Betrieb eines solchen Systems. Die HSU wird dementsprechend Entwicklungsaktivitäten durchführen, Prototypen bauen, diese testen und für den Systemverbund bereitstellen. Parallel soll das Verhalten simuliert werden, um virtuell unterschiedliche MCU- und MCU-System-Architekturen zu testen und ein geeignetes Layout zu ermitteln. Mit der folgenden Definition des MCU-Systems wird im weiteren Verlauf gearbeitet: Das MCU-System dient der elektrischen Anbindung systemintegrierter Brennstoffzellen an einen elektrischen Antrieb. Es umfasst die Steueralgorithmen, elektrischen Komponenten und die Kommunikationsschnittstellen zur elektrischen Energieversorgung der einzelnen induktiven Stränge des Antriebes unter besonderer Berücksichtigung des transienten elektrischen Klemmverhaltens einer PEM-Brennstoffzelle.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schutz, Automatisierung und Regelung in hybriden Inselnetzversorgungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik durchgeführt. Im Forschungsvorhaben 'PV-Diesel-Global' arbeitet Fraunhofer IEE gemeinsam mit den Projektpartnern SMA Solar Technologies, ENERCON, TESVOLT, DUtrain und den Hochschulen Biberach und Reutlingen an dem Ziel, praxistaugliche, optimierte Systemlösungen für überwiegend aus Solar- und Windenergie versorgte Hybrid-Kraftwerke und große Inselnetze zu entwickeln, die flexibel auf den jeweiligen Anwendungsfall und Einsatzort zugeschnitten werden können, und dem wissenschaftlichen Nachweis der Funktionalität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit im Betrieb. Zielgröße der adressierten Systeme, Kraftwerke und Inselnetze ist der Leistungsbereich von etwa 5 bis 500 MW. Die neuen Lösungen sollen weltweit unter allen relevanten Klimabedingungen einsetzbar sein sowohl in den großen Inselnetzen im globalen Sonnengürtel wie auch in den windreichen Regionen des Nordens. Neben den kurzfristig erschließbaren verbundnetzfernen Inselnetzen soll bei der Entwicklung dieser speziell hierfür zugeschnittenen Lösungen aber auch stets die spätere Übertragbarkeit auf das Verbundnetz mit im Blick behalten werden. Der erwartete Nutzen der Projektergebnisse liegt zum einen im Bereich der Energieversorgung in einer weiteren Kostenreduktion der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien und der damit verbunden Aufwände im Energiesystem und Stromnetz bei gleichzeitiger Verbesserung von Zuverlässigkeit, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit sowie zum anderen industriepolitisch in einer Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie und des Produktionsstandortes Deutschland durch für den Weltmarkt geeignete Exportlösungen. Aber auch das deutsche Verbundnetz wird langfristig von den neuen Erkenntnissen und Lösungen profitieren können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Intelligente Regelungs- und Monitoringverfahren für modulare Ladesystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe durchgeführt. Die wissenschaftlichen Ziele des Teilvorhabens bestehen aus zwei Aspekten. Der erste Forschungsschwerpunkt hat das Ziel, Methoden und Verfahren zu entwickeln, die es erlauben, mehrere modulare leistungselektronische Bausteine (Power Electronic Building Blocks - PEBBs) verschiedener Hersteller, Generationen und Technologien in einem kooperativen Betrieb als eine Einheit zu betreiben. Dazu werden neuartige kooperative Regelungskonzepte für PEBBs erforscht, sodass diese gemeinsam als Ladeelektronik agieren können und dabei nicht auf eine Echtzeitkommunikation angewiesen sind. Zur Realisierung eines optimierten Gesamtbetriebs der Ladeelektronik werden darüber hinaus Strategien zum effizienz- und lebensdaueroptimierten Systembetrieb erforscht, welche zusätzlich mögliche Resonanzen oder Instabilitäten zwischen den PEBBs vermeiden sollen. Der zweite Forschungsschwerpunkt besteht aus dem intelligenten und zuverlässigen Betrieb von PEBBs. Die angestrebten Forschungen in diesem Bereich haben das Ziel, die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von leistungselektronische Systeme zu erhöhen, ohne Einbußen in der Zuverlässigkeit hinnehmen zu müssen. Dazu sollen verschiedene Sensortechnologien sowie Methoden der Systemtheorie und der künstlichen Intelligenz erforscht und praktisch realisierbare Konzepte entwickelt werden. Im Rahmen des Projekts werden grundlegend neue Monitoringverfahren für AVT-Substrate und Leistungsmodulen im Labor implementiert, um deren Funktionsweise detailliert zu untersuchen. Auf Grundlage dieser Monitoringverfahren werden Methoden und Konzepte zum aktiven thermischen Management und zur Degradationsdiagnostik erforscht, um einen nachhaltigen Einsatz von PEBB-Komponenten zu ermöglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Projektmanagement, Praxisversuche, Datenanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Die präzise Verortung von Forstmaschinen ist von grundsätzlicher Bedeutung für eine nachhaltige, bodenschonende und gleichermaßen effiziente und sichere Holznutzung. Mit den bislang verfügbaren Empfängern für Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) ist eine zuverlässige Positionierung im Submeterbereich und in Echtzeit in Waldbeständen jedoch nicht möglich. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Praxiserprobung technischer Systeme, die die für eine Satellitenpositionierung im Wald vorherrschenden, ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z.B. Abschattung, Beugung und ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, durch innovative GNSS-Antennentechnologie kompensieren und durch ergänzende Sensorfusion eine höhere Genauigkeit erzielen. Die Positioniergenauigkeit im Submeterbereich soll mit den im Projekt neu zu entwickelnden Technologien durchgängig und in Echtzeit sichergestellt werden. Für Waldbesitzer, Forstbetriebe, Forstunternehmen und rohstoffverarbeitende Holzindustriebetriebe ergäben sich hierdurch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit, Zuverlässigkeit bei der Einhaltung des Bodenschutzes als Aspekt der Umweltvorsorge und Erfüllung der Zertifizierungsanforderungen und Wirtschaftlichkeit der involvierten Betriebe.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Praxisdefinition Zielsystem, Versuchsdurchführung und Datenanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von geo-konzept Gesellschaft für Umweltplanungssysteme mbH durchgeführt. Die präzise Verortung von Forstmaschinen ist von grundsätzlicher Bedeutung für eine nachhaltige, bodenschonende und gleichermaßen effiziente und sichere Holznutzung. Mit den bislang verfügbaren Empfängern für Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) ist eine zuverlässige Positionierung im Submeterbereich und in Echtzeit in Waldbeständen jedoch nicht möglich. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Praxiserprobung technischer Systeme, die die für eine Satellitenpositionierung im Wald vorherrschenden, ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z.B. Abschattung, Beugung und ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, durch innovative GNSS-Antennentechnologie kompensieren und durch ergänzende Sensorfusion eine höhere Genauigkeit erzielen. Die Positioniergenauigkeit im Submeterbereich soll mit den im Projekt neu zu entwickelnden Technologien durchgängig und in Echtzeit sichergestellt werden. Für Waldbesitzer, Forstbetriebe, Forstunternehmen und rohstoffverarbeitende Holzindustriebetriebe ergäben sich hierdurch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit, Zuverlässigkeit bei der Einhaltung des Bodenschutzes als Aspekt der Umweltvorsorge und Erfüllung der Zertifizierungsanforderungen und Wirtschaftlichkeit der involvierten Betriebe.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: GNSS-Waldempfängerentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen durchgeführt. Die präzise Verortung von Forstmaschinen ist von grundsätzlicher Bedeutung für eine nachhaltige, bodenschonende und gleichermaßen effiziente und sichere Holznutzung. Mit den bislang verfügbaren Empfängern für Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) ist eine zuverlässige Positionierung im Submeterbereich und in Echtzeit in Waldbeständen jedoch nicht möglich. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Praxiserprobung technischer Systeme, die die für eine Satellitenpositionierung im Wald vorherrschenden, ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z.B. Abschattung, Beugung und ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, durch innovative GNSS-Antennentechnologie kompensieren und durch ergänzende Sensorfusion eine höhere Genauigkeit erzielen. Die Positioniergenauigkeit im Submeterbereich soll mit den im Projekt neu zu entwickelnden Technologien durchgängig und in Echtzeit sichergestellt werden. Für Waldbesitzer, Forstbetriebe, Forstunternehmen und rohstoffverarbeitende Holzindustriebetriebe ergäben sich hierdurch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit, Zuverlässigkeit bei der Einhaltung des Bodenschutzes als Aspekt der Umweltvorsorge und Erfüllung der Zertifizierungsanforderungen und Wirtschaftlichkeit der involvierten Betriebe.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Integration SuperNav-Empfänger in eine Forstmaschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HSM Hohenloher Spezial-Maschinenbau GmbH durchgeführt. Die präzise Verortung von Forstmaschinen ist von grundsätzlicher Bedeutung für eine nachhaltige, bodenschonende und gleichermaßen effiziente und sichere Holznutzung. Mit den bislang verfügbaren Empfängern für Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) ist eine zuverlässige Positionierung im Submeterbereich und in Echtzeit in Waldbeständen jedoch nicht möglich. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Praxiserprobung technischer Systeme, die die für eine Satellitenpositionierung im Wald vorherrschenden, ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z.B. Abschattung, Beugung und ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, durch innovative GNSS-Antennentechnologie kompensieren und durch ergänzende Sensorfusion eine höhere Genauigkeit erzielen. Die Positioniergenauigkeit im Submeterbereich soll mit den im Projekt neu zu entwickelnden Technologien durchgängig und in Echtzeit sichergestellt werden. Für Waldbesitzer, Forstbetriebe, Forstunternehmen und rohstoffverarbeitende Holzindustriebetriebe ergäben sich hierdurch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit, Zuverlässigkeit bei der Einhaltung des Bodenschutzes als Aspekt der Umweltvorsorge und Erfüllung der Zertifizierungsanforderungen und Wirtschaftlichkeit der involvierten Betriebe.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration und -bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremen durchgeführt. Im Verbundvorhaben 'Seismo-Acoustic Synthetic Aperture Cable Detection' wird das Fraunhofer IWES zusammen mit Universität Bremen, Patzold Köbke Engineers GmbH (PKE) und der TenneT Offshore GmbH ein neuartiges Messsystem zur Lokalisierung von Offshore-Kabeln in marinen Sedimenten entwickeln. Die Kabellokalisierung ist für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb von Offshore-Windparks essentiell, allerdings weisen derzeit am Markt verfügbare Systeme Defizite hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit und damit Kosteneffizienz auf. Der zukünftige wirtschaftliche Betrieb von Offshore-Windparks soll durch die Entwicklung einer neuartigen zuverlässigen, flächenhaften und kosteneffizienten Kabelvermessungsmethode gestärkt werden. Im Teilprojekt 'Systemintegration und -bewertung' wird das Fraunhofer IWES die Lokalisierung des Messsystems unter Wasser durch die integrierte Auswertung von Positionierungsdaten eines USBL- sowie eines INS-Systems verfolgen. Die hochgenaue Positionierung der seismischen Messapparatur ist essentiell für die erfolgreiche Datenbearbeitung und die folgende Kabellokalisierung. Das Fraunhofer IWES betreibt anschließend die Softwareumsetzung für eine Echtzeitauswertung der seismischen Daten, aufbauend auf den mit der Universität Bremen zusammen entwickelten Auswertealgorithmen. Die Echtzeitauswertung wird dabei die seismischen Daten mit den Positionierungsinformationen zusammenführen und das seismische Beamforming mit synthetischer Apertur durchführen. Anschließend wird eine Anwendungsanalyse erstellt, basierend auf den im Projekt durchgeführten Seetests um das Potential eines industriellen Einsatzes des neuartigen Kabelvermessungssystems zu evaluieren.
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