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Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Entwicklung und Umsetzung von ganzheitlichen Geschäftsmodellen

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des im Vorgängervorhaben 'ErdEis II' umgesetzten Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das Kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes, der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen. So kann ein Gesamtoptimum erreicht und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, vermieden werden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Prototypenentwicklung eines schwimmenden Offshore-H2-Generators und Planung von GW-Offshore-Wasserstoffparks

Das Teilvorhaben ElektrOHyGen erfolgt im Rahmen des Gesamtvorhabens ProHyGen. Das Teilvorhaben umfasst die Planung und Auslegung eines elektrischen Systems für die autarke Energieversorgung des Wasserstofferzeugers im Prototypenstadium und die Identifikation und Vermeidung kritischer Betriebszustände für das elektrische System. Weiterhin soll die Energieeffizienz und die Sicherheit gegen einen Ausfall des elektrischen Systems optimiert werden und die Spezifikation aller elektrischen Komponenten für den Prototyp erfolgen. Außerdem wird ein Konzept für den autonomen Betrieb und die Fernwartung des elektrischen Systems ausgearbeitet und das elektrische System für die Skalierung des Wasserstofferzeugers auf 15 MW angepasst. Zuletzt erfolgt die Analyse und Evaluation der Vorteile durch eine Anhebung der Bordnetzspannung sowie die Spezifikation aller elektrischen Komponenten für die 15 MW-Einheiten.

Entwicklung und Aufbau eines intelligenten Energiemanagementsystems für eine flexibilisierte und bedarfsgerechte Faulgasnutzung, Teilvorhaben: Entwicklung einer offenen Software-Architektur zur Integration verschiedener Funktionsmodule

Das Vorhabenziel ist die Entwicklung, Implementierung und Optimierung eines intelligenten Energiemanagementsystems und eine Validierung an der Kläranlage Bad Wörishofen. Dabei wird eine generische Systemarchitektur geschaffen, die Entscheidungsunterstützung durch Simulationen und mathematische Optimierung bietet, welche sich leicht auf andere Kläranlagen übertragen lassen soll. Hierzu werden die Systemmodule definiert und der Datenfluss festgelegt, um Kläranlagenbetreiber bei Entscheidungen im Anlagen- und Energiemanagement zu unterstützen. Technische und regulatorische Anforderungen werden berücksichtigt, ebenso wie Aspekte der Cyber-Sicherheit. Für die Integration in die Betriebsprozesse werden Datenformate und Schnittstellen definiert und die Anbindung an das Prozessleitsystem vorbereitet. Ein benutzerfreundliches Bedienkonzept erhöht die Akzeptanz. Im Rahmen der technischen Umsetzung wird ein Optimierungsverfahren für intelligentes Lastmanagement entwickelt, das den Energieverbrauch durch zeitliche Glättung von Spitzenlasten optimiert. Hierbei werden prognostizierter Verbrauch, Energieerzeugung und variable Stromtarife einbezogen, um die Eigenenergieerzeugung zu maximieren und Stromkosten zu reduzieren. Flexible Prozesse wie der Betrieb von Zentrifugen werden integriert, um die Energieeffizienz weiter zu steigern. Externe Datenquellen, etwa Wetter-, Prozess- und Kanalnetz-Daten, werden über einheitliche Schnittstellen angebunden und für Prognosen nutzbar gemacht. Im Testbetrieb wird das iEEMS an die spezifischen Bedingungen der Kläranlage angepasst und unter realen Betriebsbedingungen evaluiert. Handlungsempfehlungen werden durch Fachkräfte geprüft und umgesetzt. Die Mensch-Technik-Interaktion sowie die in vorherigen Arbeitspaketen definierten Leistungskennzahlen (KPIs) werden bewertet, um das System weiter zu optimieren. Der ganzheitliche Ansatz ermöglicht eine nachhaltige Steigerung der Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit der Kläranlage

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Energie Plus Concept GmbH - Betriebsoptimierung/-strategien

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des im Vorgängervorhaben 'ErdEis II' umgesetzten Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das Kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes, der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen. So kann ein Gesamtoptimum erreicht und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, vermieden werden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Technische Universität Dresden - Systemanalyse und Bedarfsvorhersage mit Simulationen - Ableitung von Optimierungsstrategien

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2- Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2- Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes (KNW), der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen, um ein Gesamtoptimum zu erreichen und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, zu vermeiden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des im Vorgängervorhaben 'ErdEis II' umgesetzten Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das Kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes, der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen. So kann ein Gesamtoptimum erreicht und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, vermieden werden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: FH Westküste - Projektkoordination und wissenschaftliches Monitoring

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des im Vorgängervorhaben 'ErdEis II' umgesetzten Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das Kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes, der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen. So kann ein Gesamtoptimum erreicht und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, vermieden werden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Entwicklung eines District Energy Management Systems

Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes (KNW), der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen, um ein Gesamtoptimum zu erreichen und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, zu vermeiden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Prototypenentwicklung eines schwimmenden Offshore-H2-Generators und Planung von GW-Offshore-Wasserstoffparks, Entwurf und Auslegung des elektrischen Systems eines autarken Offshore-H2-Generators

Das Teilvorhaben ElektrOHyGen erfolgt im Rahmen des Gesamtvorhabens ProHyGen. Das Teilvorhaben umfasst die Planung und Auslegung eines elektrischen Systems für die autarke Energieversorgung des Wasserstofferzeugers im Prototypenstadium und die Identifikation und Vermeidung kritischer Betriebszustände für das elektrische System. Weiterhin soll die Energieeffizienz und die Sicherheit gegen einen Ausfall des elektrischen Systems optimiert werden und die Spezifikation aller elektrischen Komponenten für den Prototyp erfolgen. Außerdem wird ein Konzept für den autonomen Betrieb und die Fernwartung des elektrischen Systems ausgearbeitet und das elektrische System für die Skalierung des Wasserstofferzeugers auf 15 MW angepasst. Zuletzt erfolgt die Analyse und Evaluation der Vorteile durch eine Anhebung der Bordnetzspannung sowie die Spezifikation aller elektrischen Komponenten für die 15 MW-Einheiten.

Energieautarke, digital adaptierbare Möbel zur Steigerung der Wohngesundheit durch Monitoring der menschlichen Biomechanik mit ökoeffizienter Sensorik, Teilvorhaben 5: Modellbasierte Ermittlung und experimentelle Validierung der elektrischen Leistungsgeneration von Piezoelektretfolien in Möbeln

Das skizzierte Vorhaben verfolgt das übergeordnete Ziel der Steigerung der Wohngesundheit unter den sich wandelnden Nutzungsanforderungen von Möbelkunden und Gewährleistung der Nachhaltigkeit elektrisch vernetzbarer Möbel zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Möbelindustrie. Vor dem Hintergrund des enormen volkswirtschaftlichen Schadens, der durch Rückenschmerzen und mangelnden Schlaf entsteht, soll durch die wachsenden Möglichkeiten der Digitalisierung mit diesem Vorhaben der Grundstein für die Entwicklung innovativer Möbel gelegt werden, die sowohl gesundheitsfördernd als auch ökoeffizient sind. Das Fraunhofer LBF verfolgt das übergeordnete Ziel der Ermittlung der generierbaren elektrischen Leistung mit Piezoelektretfolien aus untersuchten Bewegungsmustern durch Interaktion eines Menschen mit dem Möbelstück und die Realisierung einer Energieautarkie. Es erfolgt zudem die Beantwortung der Forschungsfrage, welche elektrischen Verbraucher unter realistischen Belastungen von Möbeln betrieben werden können.

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