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Renewables in a Stable Electric Grid (RE-SERVE)

Das Projekt "Renewables in a Stable Electric Grid (RE-SERVE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ericsson GmbH durchgeführt. Future energy systems will use renewable energy sources to minimise CO2 emissions. Currently large generators powered by fossil fuel turbines maintain the stability and quality of energy supplies through their inertia. The inertia of these generator-turbine groups gives providers a significant time window in which to react to network events. We urgently need to find ways to stabilise energy systems with up to 100% RES (where inertia is often lost due to power converter mediated energy transfer) to generate 'RE-SERVEs' so that society can relax in the knowledge that it has a stable and sustainable energy supply. RE-SERVE will address this challenge by researching new energy system concepts, implemented as new system support services enabling distributed, multi-level control of the energy system using pan-European unified network connection codes. Near real-time control of the distributed energy network will be enabled by innovative 5G based ICT. Energy system use case scenarios supplied by energy providers will form the basis of energy system models. Performance characteristics of the new control mechanisms will be investigated through integration of energy simulations and live 5G communications. We will create a pan-European multi-site simulation test-bed, bringing together the best facilities in Europe. RE-SERVE results include published models of system support services, innovative architectures for the implementation of the services, performance tests on our pan-European real-time simulation, and live, test-beds, a model for pan-European unified network connection codes and actions to promote results to standardisation organisations, all of which maintain the RE-SERVE in energy systems. Commercialisation of results will result in breakthroughs in the efficient utilisation of use of RES, a spin-off and a wide range of enhanced professional solutions and services.

Teilvorhaben 3.3.2: Berechnung und Testen von Dichtungen für luftgekühlte Brennkammern

Das Projekt "Teilvorhaben 3.3.2: Berechnung und Testen von Dichtungen für luftgekühlte Brennkammern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Dieses Vorhaben ist ein Teil des Verbundprojektes COOREFF-T. 1. Ziel ist die Verbesserung des Betriebsverhaltens und die Absenkung der Schadstoffemission bei großen KW-Gasturbinen. Leistungsfähige Brennkammern erfordern eine intensive Heißteil-Kühlung, meist mit minimalem Kühlluftverbrauch. Voraussetzung dafür ist eine effiziente Abdichtung der Spalte zwischen Luft und Heißgas. Folgende Arbeitsziele werden verfolgt: 1. Erstellung und Erprobung eines geeigneten Rechenmodells zur Dichtungs- Auslegung. Detaillierte FEM-Berechnungen der Spaltgeometrien 2. Definition/Durchführung von Leckage-Experimenten an typischen Dichtungs-Varianten(kalte Luft) 3. Verifikationsversuche an einigen der Varianten in 2) im 'heißen' SIEMENS-Versuchsstand. 2. a) Erfassung der IST-Situation: Literatur, Wettbewerb, Patente (ca.3 Mo.) b) Erstellung, 'Eichung' und Anwendung eines Rechenmodells 'Dichtung' für Heißteile (ca. 4 Mo. c ) 'Kalte' Dichtungs-Leckage-Versuche/Auswert./ Doku(ca. 9 Mo.) d) 'Heiße' Dichtungs-Verifikations-Versuche/ Auswert./ Doku(ca. 8 Mo.) 3. Upgrading der weltweit betriebenen Gastubinenflotten, sowie breiter, nachhaltigen Nutzen für das Produkt sowie für die Auslegungswerkzeuge.

Teilvorhaben: IUP-HD

Das Projekt "Teilvorhaben: IUP-HD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Der vorliegende Antrag stellt sich den Herausforderungen der Energiewende im Hinblick auf den Ausbau der Photovoltaik, indem er innovative energiemeteorologische Methoden zur satellitenbasierten Vorhersage von Strahlung und PV-Ertrag auf Anlagenebene verbessert, und deren Anwendung im Rahmen eines innovativen Energiemanagements auf Verteilnetzebene testet. Hierbei liegt der Fokus auf einer verbesserten Prognose bewölkungsbedingter Fluktuationen der Strahlungsfelder. Dieses Teilvorhaben widmet sich der Vorwärts- und Rückwärtsmodellierung der tatsächlichen Leistung als Funktion meteorologischer Größen und anlagenspezifischer Parameter für einige Referenzanlage der Allgäunetz/EGRID. Die Vorwärtsrechnung erfolgt durch ein kombiniertes Strahlungstransport- und PV-Anlagenmodell. Das Strahlungsmodul wird mit den relevanten meteorologischen Größen naheliegender Wetterstationen und mit Vorhersagen des Wettermodells (ICON) gefüttert. Die anlagenspezifischen Eigenschaften werden durch die Simulation der PV Leistung für klare Tage ermittelt. Aus dem Rückwärtsmodell (optimale Schätzung) soll aus der erzielten PV Leistung auf die Globalstrahlung und auf die relevanten meteorologischen Daten geschlossen werden. Beide Modelle werden mit der bei den Meßkampagnen gemessenen Globalstrahlung, der PV Leistung, und des re-analysierten Wetters geeicht und validiert. Das Vorhaben soll durch einen Verbund von 5 Arbeitspaketen (AP) mit einer starken gegenseitigen Verknüpfung der einzelnen APs erreicht werden: - AP1: Ableitung hochaufgelöster Globalstrahlung aus Satelliten- und Bodenbeobachtungen. - AP2: Assimilation und Vorhersage von PV-relevanten Wolkeninformationen. - AP3: Strahlungstransport- und PV-Ertragsmodellierung. - AP4: Bodenmessungen - Globalstrahlung aus Pyranometerdaten und PV-Leistung. - AP5: Prognosebasierte-Produkte für die Verteilnetzbetriebsführung. Der Partner IUP-HD übernimmt dabei die Teilarbeitsbereiche TAP 3.3, TAP 3.4, TAP 4.1 und 4.3 (siehe TVB).

Standardization of Ice Forces on Offshore Structures Design (STANDICE)

Das Projekt "Standardization of Ice Forces on Offshore Structures Design (STANDICE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. J. Schwarz durchgeführt. Objective: During the past six years two RTD-projects have been performed by a consortium of seven European partners to investigate ice forces on marine structures. The aim of this work has been to establish new methods for ice load predictions. The work has been supported by the EC under the projects LOLEIF and STRICE. The data compiled by these projects are of great importance for the future development of offshore wind energy converters, OWECS, in the ice-covered seas of Europe. Because the ice forces on marine structures are internationally heavily disputed the present design codes for OWECS as well as for all marine structures in ice-infested waters are not been considered reliable. Therefore, the main objective of this project is to contribute to the development of an international standard for the design of marine structures such as OWECS against ice loads with special emphasis on European sub-arctic ice conditions.

Boosting Life Cycle Assessment Use in European Small and Medium-sized Enterprises: Serving Needs of Innovative Key Sectors with Smart Methods and Tools (LCA TO GO)

Das Projekt "Boosting Life Cycle Assessment Use in European Small and Medium-sized Enterprises: Serving Needs of Innovative Key Sectors with Smart Methods and Tools (LCA TO GO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung durchgeführt. Objective: 'LCA to go' develops sectoral methods and tools for bio-based plastics, industrial machinery, electronics, renewable energy, sensors and smart textiles. These sectors have been chosen, as the manufacturers show a high interest in making clear the environmental benefits of their products to customers ('Green industries') and in prioritizing so they can reduce their environmental impacts. This is particularly the case for SMEs. Free webtools ('apps') will serve dedicated needs of these sectors, addressing the specifics of the technologies and implementing parameterised models, such as calculators for energy-break-even-point of photovoltaics, Product Carbon Footprints (PCF) based on technology parameters of printed circuit boards, and Key Environmental Performance Indicators (KEPIs) for smart textiles. Selected Product Category Rules will be developed to provide a robust LCA guidance for SMEs. Practically, the project website will provide an exchange of scientifically validated data templates, to assist SMEs to pass the right questions to their suppliers. Carbon Footprints are a perfect entry point for SMEs to LCA strategies. Thus, implementation of an SME-compatible PCF methodology is a key element of the project. The approaches will be tested in 7 sectoral case studies, involving suppliers, end-product manufacturers and engineering companies. Inter-linkages between the sectors (on a technical and data level) will be thoroughly addressed. A broad dissemination campaign includes a mentoring programme for 100 SMEs, which will act as showcases for others, boosting use of LCA approaches among European SMEs at large. RTD and dissemination activities will be complemented by policy recommendations and liaison with standardisation activities. The web-tools, being compatible with ILCD data and other external sources, will be made available as open source software, to be adapted to other sectors. The project will have a direct impact on sectors representing nearly 500,000 SMEs.

High density power electronics for FC- and ICE-Hybrid Electric Vehicle Powertrains (HOPE)

Das Projekt "High density power electronics for FC- and ICE-Hybrid Electric Vehicle Powertrains (HOPE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Objective: The project HOPE is addressing power electronics. It is based on previous EU research projects like the recently finished FW5 HIMRATE (high-temperature power modules), FW5 PROCURE (high-temperature passive components), and MEDEA+ HOTCAR (high-temperature control electronics) and other EU and national research projects. The general objectives of HOPE are: Cost reduction; meet reliability requirements; reduction of volume and weight. This is a necessity to bring the FC- and ICE-hybrid vehicles to success. WP1 defines specifications common to OEM for FC- and ICE-hybrid vehicle drive systems; Identification of common key parameters (power, voltage, size) that allows consequent standardisation; developing a scalability matrix for power electronic building blocks PEBBs. The power ranges will be much higher than those of e.g. HIMRATE and will go beyond 100 kW electric power. WP2 works out one reference mission profile, which will be taken as the basis for the very extensive reliability tests planned. WP3 is investigating key technologies for PEBBs in every respect: materials, components (active Si- and SiC switches, passive devices, sensors), new solders and alternative joinings, cooling, and EMI shielding. In WP4 three PEBBs will be developed: HDPM (high density power module) which is based on double side liquid cooling of the power semiconductor devices; IML (power mechatronics module), which is based on a lead-frame technology; and SiC-PEBB inverter (silicon carbide semiconductor JFET devices instead of Si devices). WP5 develops a control unit for high-temperature control electronics for the SiC-PEBBs. Finally WP6 works on integrating the new technologies invented in HOPE into powertrain systems and carries out a benchmark tests. All the results achieved in HOPE will be discussed intensively with the proposed Integrated Project HYSIS where the integration work will take place. It is clear from the start that many innovations are necessary to meet the overall goal.

Modellierung der Auswirkungen der Degradierung des Bodens auf das Klima

Das Projekt "Modellierung der Auswirkungen der Degradierung des Bodens auf das Klima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. General Information: The Mediterranean region has experienced drastic changes in land use and climate in the last century. Some of these changes are still occurring. Modelling studies have shown that rainfall in particular may be strongly related to antecedent soil moisture and that the land surface plays a critical role in determining size and location of the rain events. Critical is how a long term drought will exacerbate or extend the aridity of a region. This study will focus on the climatic effects of land degradation in the Mediterranean and the Sahel, the latter area already subject to severe land degradation. A combination of GCM and Regional scale modelling will be used to better understand the climate response to land degradation and will try to assess the uncertainty involved in current climate forecast as well as the relative role of the ocean versus the land surface in forcing the climate. Datasets from the series of land surface experiments in semi-arid areas (EFEDA, HAPEX-Sahel) will be used to calibrate, improve and test the models. OBJECTIVES: - to understand the climatic responses associated with land cover ' change ' in semi-arid regions, particularly land surface degradation, and thus the causes of persistent drought. - To understand the relative influences of Sea surface temperature anomalies and land cover change on likely climate variability in the Mediterranean and the Sahel. - Investigate the influence of scale and degree of degradation on the climatic response. METHODOLOGY: Three of the major Global Climate Models in Europe (and one from the USA) plus two Regional Climate Models will be used. To intercompare the results from these models the land surface schemes will be calibrated and tested with common sets of land surface data from the EFEDA and HAPEX-Sahel field experiments. Also common land cover classifications and desertification scenarios will be developed. Model integrations will be made using sea surface temperature patterns from extreme wet and dry years. Questions of scale will be tackled, firstly, by simulating effect in the Sahel (continental scale) and the Iberian Peninsula (regional scale), secondly, by investigating partial desertification and, finally, by using regional and global climate models. The project will increase our understanding of the climate system, improve climate models, provide a better understanding of climate variability and develop the scientific foundation for rational management of land resources in parts of Europe threatened by desertification. Prime Contractor: Natural Environment Research Council, Institute of Hydrology; Crowmarsh-Gifford; UK.

Analyse des aktuellen Klimawandels im Vergleich zu natürlichen Schwankungen am Ende der letzten Eiszeit vor ca.14.000 Jahre mit Hilfe der Jahrringanalyse von Kauri-Holz

Das Projekt "Analyse des aktuellen Klimawandels im Vergleich zu natürlichen Schwankungen am Ende der letzten Eiszeit vor ca.14.000 Jahre mit Hilfe der Jahrringanalyse von Kauri-Holz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Die drastischen, weitgehend anthropogen verursachten Klimaänderungen der letzten 100 Jahre haben große Auswirkungen auf den Menschen und seinen Lebensraum. Wir möchten die aktuelle Entwicklung mit den raschen Klimaveränderungen beim Übergang aus der letzten Eiszeit in die jetzige Warmzeit(ca. 14.000-10.500 Jahre v.h.) vergleichen, um abschätzen zu können, inwieweit die aktuelle Klimaerwärmung die natürlichen Schwankungsbreiten bereits durchbrochen hat. Mit Hilfe der Analyse von Baumjahrringparametern (Ringbreite, stabile Isotope von C, O, H) von mehrtausendjährigen, fossilen und lebenden Kauri-Bäumen streben wir an, die Geschichte der Erderwärmung kurz nach der letzten Eiszeit mit ihren drastischen temporären Temperaturrückschlagen (z.B. Antarctic cold reversal) unter Angabe quantitativer Fehlergrenzen zu rekonstruieren. Durch statistische Kalibrierungs- und Verifizierungsverfahren mittels instrumenteller Daten des 20. Jahrhunderts sollen die Jahrringparameterserien geeicht werden. Unsere jahrgenauen Baumringisotopenreihen werden helfen vergangene Temperaturschwankungen zeitlich präziser zu fassen und Rückschlüsse über ihre Ursachen zu treffen zu können.

Untersuchung der Wirksamkeit der Wasserschutzgebietsverordnung (Paragr. 29 Abs. 4, Paragr. 92 Abs.5 HWG) am Beispiel von 5 Einzugsgebieten

Das Projekt "Untersuchung der Wirksamkeit der Wasserschutzgebietsverordnung (Paragr. 29 Abs. 4, Paragr. 92 Abs.5 HWG) am Beispiel von 5 Einzugsgebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachbereich 14 Bauingenieurwesen durchgeführt. In 5 Grundwassereinzugsgebieten, in denen die Verordnungen nach Paragraph 29 und 92 des Hessischen Wassergesetzes vollzogen werden, soll durch eine wissenschaftliche Untersuchung der genauere kausale Zusammenhang zwischen landwirtschaftlicher Nutzungsart und Belastung der Wasserfassung zum gegenwaertigen Zeitpunkt (zunaechst durch Nitrat) geklaert und die Entwicklung nach Vollzug prognostiziert und beobachtet werden. Die Untersuchungen sollen Rueckschluesse auf Bewirtschaftungskonzepte liefern. Wesentliches Ziel der Modelluntersuchungen ist es, aus den Daten eine Nitratbilanz und ihre zeitliche Variation zu rekonstruieren. Eine konsistente Bilanz ist die Grundlage fuer die Ursachenanalyse und erlaubt die Prognose des Endzustandes nach Greifen der Massnahmen. Eines der 5 Gebiete (Gambach) soll in groesserer raeumlicher Aufloesung betrachtet werden. Es wird fuer dieses Gebiet ein 2- bzw 3-dimensionales Stroemungsmodell und Transportmodell fuer den konvektiven Transport (Bahnlinienmodell) erstellt. Da es sich um einen Kluftgrundwasserleiter handelt, ist eine Modifikation der vorhandenen 3-D Modelle hinsichtlich der Moeglichkeit der horizontalen Anisotropie und -falls die Pumpversuche darauf Hinweise geben- einer zweiten Porositaet erforderlich. Mit dem Modell soll das Einzugsgebiet in seiner Lage und in seiner Laufzeitenstruktur berechnet werden. Die Laufzeitenstruktur bestimmt im wesentlichen die Reaktion der Wasserguete im Brunnen auf Bewirtschaftungsmassnahmen. Das Modell soll anhand von beobachteten Piezometerhoehen, Pumpversuchsergebnissen, Quellschuettungen und Isotopenmessungen geeicht werden. Die Grundwasserneubildung wird aus einer Bodenwasser...

Sub project: Shock effects in sulfates: nature - experiments - modeling

Das Projekt "Sub project: Shock effects in sulfates: nature - experiments - modeling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Planetologie durchgeführt. Durch den Chicxulub-Impakt wurden aus karbonatisch-sulfatischen Sedimenten die klimawirksamen Gase CO2 bzw. S0x freigesetzt. Eine Quantifizierung der dadurch ausgelösten drastischen, globalen Kurz- und Langzeiteffekte ist derzeit nicht möglich, da das Verhalten von Karbonaten und Sulfaten bei der Impaktmetamorphose nur unzureichend bekannt ist. Ziele unseres Vorhabens sind (i) die Erfassung von Schockeffekten in Kalzit bzw. Anhydrit im niedrigen Druckbereich und (ii) Festlegung des pT-Feldes, in dem bei Impaktprozessen C02 bzw. S0x aus diesen Phasen entweicht. Die Kompressionsphase natürlicher Impaktereignisse soll mit 1) Sprenganordnungen (kleiner 100Gpa; Vorheizung kleiner 900K), die schnelle (kleiner 15 s) Entlastung nach nunmehr erfolgreichem Abschluß der Eichungen in einer 2) Multianvil-Presse (kleiner 20 Gpa, 2.500 K) simuliert werden; das für die Entgasung wichtige pT-Feld soll durch Versuche in einer 3) Piston-Zylinder-Apparatur eingegrenzt werden. Zum Verständnis der experimentellen Daten werden Zustandsgleichungen für CaC03 bei hohen p, T neu berechnet und die Schockexperimente numerisch simuliert (B.A. Ivanov, Moskau). Die Charakterisierung der rückgewonnenen Proben erfolgt licht- und elektronenoptisch, röntgenographisch sowie mit Ramanspektroskopie; der Schwerpunkt liegt auf TEM-Analysen, darunter Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie (EELS). (iii) Zum Vergleich werden karbonatische Gesteine aus den Kratern Chicxulub, Haughton, Popigai und Ries untersucht und die Kraterbildung numerisch simuliert (B.A. Ivanov).

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