Das Projekt "Teilvorhaben: PEN.Flex, B.A.U.M. Consult GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.A.U.M. Consult GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Identifizierung, Bewertung und Nutzung von flexiblen Kapazitäten in der Erzeugung und dem Verbrauch, sowie der Infrastruktur des Energiesystems. Hierbei legt BAUM einen besonderen Fokus auf die Stromnutzung in kleinen Betrieben. Es soll ein Modell entwickelt werden, welches neben den Flexibilitäten und deren Anwendung in Notsituationen auch betriebswirtschaftliche, regionalwirtschaftliche und volkswirtschaftliche Optimierungen enthält. Innerhalb der Anforderungsanalyse und Szenariendefinition (AP1) wird die Entwicklung eines Modells für resiliente holare Systeme (T1.1), Anforderungsanalyse für Funktionen im System (T1.2) und die Szenarienbeschreibung für den Umbau des Verteilnetzes (T1.3) betrachtet. Gefolgt von der Entwicklung von Simulationstools bringt BAUM bringt identifizierte Flexibilitäten ein (AP2). In AP3 soll ein Konzept für das Submetering in kleinen Betrieben entwickelt werden, in AP4 wird die Wiederherstellung des Normalbetriebs mit Hilfe von Flexibilitäten adressiert sowie die Nutzung der Sensorik zur Erkennung von Ausnahmesituationen. Proof-Of-Concept und Validierung (AP5) bezüglich des geplanten Feldversuchs. AP 6 Öffentlichkeitsarbeit.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP), Lehrstuhl für Energiewirtschaft durchgeführt. Aufgrund der ambitionierten europäischen und nationalen Klimaschutzziele befindet sich Deutschland In einem Umbau der Energieversorgung. Dieser Umbauprozess soll die Dekarbonisierung des Stromsektors gewährleisten und dabei die Aspekte einer hohen Versorgungssicherheit sowie einer kostengünstigen Energieversorgung berücksichtigen. Eine zeitgleiche und weitgehende Dekarbonisierung des Stromsektors kann die Versorgungssicherheit in Süddeutschland gefährden, weil die erneuerbaren Strom-erzeugungszentren besonders im Norden der Bundesrepublik, große Nachfragezentren aber auch in Suddeutschland liegen. Übergeordnetes Ziel des vorliegenden Forschungs-vorhabens ist die Untersuchung der langfristigen Versorgungssicherheit in Süddeutschland unter Berücksichtigung des europäischen Auslandes. Ökonomisch und klimapolitisch bedingte Kraftwerksstilllegungen und mögliche Engpässe im deutschen Übertragungsnetz sollen ebenfalls bzgl. ihrer Rolle für die Versorgungssicherheit analysiert werden. Dabei werden besonders die Akzeptanz der Bevölkerung, Lastflexibilisierungsmaßnahmen, Speichertechnologien und die Entwicklung der Stromnachfrage, die bei Sektorkopplung u. a. durch die Ausbreitung der Power-to-X-Technologien und der Elektromobilität zunehmen kann, betrachtet. Für die umfangreiche und detaillierte Analyse der Versorgungssicherheit werden drei Modelle aus zwei Instituten gekoppelt. Durch mehrere Iterationen dieser Modelle können robuste Ergebnisse ermittelt werden, die u. a. einen Kapazitätsausbau sowie einen entsprechenden Netzausbau enthalten. Auf dieser Basis sollen Auswertungen zur Versorgungssicherheit in Süddeutschland vorgenommen und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.
Das Projekt "EXIST-Forschungstransfer: Smart Grid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Zentrum für Erneuerbare Energien durchgeführt. Der Ausbau der fluktuierenden Erzeuger stellt den Betrieb der Stromnetze vor große Herausforderungen. Deswegen müssen im nächsten Schritt der Energiewende Mittel geschaffen werden, um die Erzeugung und Verbrauch besser aneinander anzupassen. Am Fraunhofer ISE wurde dazu die Software OpenMUC zur Überwachung und Steuerung einzelner Energieerzeuger- oder Verbraucher entwickelt. Auf Basis dessen soll in diesem Vorhaben die technische Machbarkeit der Vernetzung von mehreren industriellen Anlagen, Energieerzeugungsanlagen und der Betriebsführung des Stromnetzes gezeigt werden. Dazu muss OpenMUC zu einem Gesamtsystem weiterentwickelt werden. Dieses OpenMUC-Gesamtsystem besteht aus einer OpenMUC-Box, einer OpenMUC- Verbindung und einem OpenMUC-Server. Die OpenMUC-Box überwacht und steuert mehrere Anlagen direkt vor Ort. Über die OpenMUC-Verbindung werden die Daten mit dem OpenMUC-Server ausgetauscht. Der OpenMUC-Server berechnet die Erzeugung und den Verbrauch aller angeschlossenen Anlagen eines Kunden und realisiert die Überwachung und Regelung. Das OpenMUC-Gesamtsystem ermöglicht Industrie- und Gewerbe sowie Betreibern dezentraler Kraftwerke ihre Anlagen an den Strommarkt und den Netzbetrieb anzubinden und das Stromnetz zu stabilisieren. Diese dringend benötigte Lösung ist mit dem heutigen Stand der Technik nicht umsetzbar. Die Arbeitsplanung gliedert sich in zwei Phasen und beinhaltet elf Meilensteine. Ziele der Phase 1 sind die Geschäftsentwicklung zum Business Plan, der Nachweis der technischen Umsetzbarkeit eines marktfähigen Prototyps und der Aufbau produktnaher Prototypen und Demonstratoren. Ziele der Phase 2 sind die Entwicklung eines marktreifen Prototyps, bzw. eine erste Version des Produkts, die Kapitalakquise für weitere Geschäftsentwicklung, die Aufnahme der Geschäftstätigkeit, der Markteintritt sowie die Durchführung erster kommerzieller Kundenprojekte.
Das Projekt "Teilvorhaben: E.ON New Build & Technology GmbH, IPIN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von E.ON New Build & Technology GmbH durchgeführt. Datenerfassung der eingesetzten E-Fahrzeuge im Schaufenster in einheitlichen Formaten, über Datenlogger automatisiert und Auswertung des tatsächlichen Stromverbrauchserstellung von Ladekurven für jeden Nutzer und Klassifizierung der Ladekurven -Erstellunburg eingebracht. Es sollen Substitutionspotentiale der Elektrofahrzeuge ermittelt werden, um Ableitungen zum Potential für den Einsatz von Batteriefahrzeugen im Jahre 2020 als Ersatz für Verbrennungsmotorfahrzeuge vornehmen zu können. Der Einsatz von Fahrzeugbatterien wird verglichen mit stationären Speichern hinsichtlich der Möglichkeit zusätzlichen Windstrom zu integrieren. Es soll erkenntlich werden, wie das derzeit limitierte Potential von EE stärker als bisher ausgeschöpft werden kann.
Das Projekt "Smart Grid - das Stromnetz der Zukunft: Aufbau eines Systems zur intelligenten Verneztung der Erzeugung und des Verbrauchs von Energie - mySmartGrid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik durchgeführt. Durch den Zubau der erneuerbaren Energien steht das deutsche Stromnetz vor der Herausforderung, diese sinnvoll zu integrieren. Die erneuerbaren Energien liefern dabei nicht notwendigerweise dann Strom, wenn der Verbraucher diesen nachfragt - die Stromerzeugung ist vielmehr an die Umweltbedingungen geknüpft. Da im Stromnetz die Leistung exakt dann zur Verfügung stehen muss, wenn der Verbraucher sie abruft, muss hier ein Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch umgesetzt werden. Dabei können zwei Wege beschritten werden: (1) Einerseits kann überschüssiger Strom in großen Batterien gespeichert werden. Damit kann z.B. an einem Sommertag der tagsüber erzeugte Photovoltaikstrom nachts verbraucht werden. Das Projekt myPowerGrid, welches als Ergänzung zum Projekt mySmartGrid zu sehen ist, verfolgt diesen Ansatz. (2) Andererseits kann auch die Nachfrage nach Strom in einem gewissen Umfang so verändert werden, dass Geräte dann betrieben werden, wenn gerade viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen im Netz vorhanden ist. Diese Technik wird auch Demand-Side Management genannt und ist in der Industrie seit langem üblich. Um eine hohe Akzeptanz zu erreichen muss die notwendige Technik natürlich gut bedienbar sein, und die Benutzung darf im Alltag nicht umständlich sein. Diesen Ansatz verfolgt das Projekt mySmartGrid. Das Projekt mySmartgrid wurde von 2009 bis 2011 in drei Phasen bearbeitet. In der ersten Phase wurden die Grundlagen geschaffen, um in Privathaushalt Demand-Side Management(DSM) umzusetzen. Dabei wurden die Rahmenbedingungen in Privathaushalten analysiert und im Hinblick auf einen realistischen Kostenrahmen wurden verschiedene Technologien evaluiert. Darauf aufbauend wurde in der zweiten Phase mit der Umsetzung der Entscheidungen aus der ersten Phase begonnen. Die dritte Phase bestand aus der Überführung der Eigenentwicklungen in einen Produktivbetrieb. Als konzeptuelle Besonderheit lässt sich herausstellen, dass wir fast ausschließlich Open-Source Komponenten verwenden. Diese bieten den Vorteil einer schnellen Anpassbarkeit an die Bedürfnisse des Projekts, da der Quellcode (bei Softwarekomponenten) bzw. die Designdateien (bei Hardwarekomponenten) frei verfügbar sind. Gleichzeitig ist es uns wichtig, ein Ökosystem von frei verfügbaren Komponenten zu schaffen. Diese Herangehensweise hat sich als sehr produktiv herausgestellt.
Das Projekt "WEB to Energy (W2E)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HEAG Südhessische Energie AG durchgeführt. Die Entflechtung des Energiemarktes erfordert neue Geschäftsmodelle und neue integrative Methoden zur Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Die Realisierung des europaweiten elektrischen Netzes der Zukunft macht die Umsetzung einer offenen, allgemein zugänglichen und genormten IKT-Infrastruktur erforderlich, so dass alle beteiligten Marktteilnehmer diskriminierungsfrei mit den notwendigen Informationen versorgt werden. Das Projekt WEB to Energy (W2E) hat das Ziel, diese offene, allgemein zugängliche und genormte IKT-Infrastruktur zu entwickeln. Der Grundgedanke hierbei ist die konsistente, gleichartige und einheitliche Anwendung von weltweit anerkannten IEC-Standards, insbesondere für Kommunikationsprotokolle (IEC 61850), IKT-Sicherheit (IEC TS 62351) und Datenverwaltung mittels CIM (IEC 61970). Im Projekt W2E werden Schnittstellen zwischen allen drei Ebenen entwickelt und auf diese Art und Weise plug and play-Fähigkeiten und Kompatibilität realisiert. Somit wird im Projekt W2E ein nahtloser Ansatz für die Standardisierung von der Prozessebene, über die IKT-Infrastruktur bis zur Steuerungsebene gewährleistet. Im Rahmen von Feldtests werden folgende Schlüsselelemente umgesetzt und demonstriert: 1. Integration der Nutzer: verbesserte Effizienz der Energieerzeugung, um Energieeinsparungen zu erzielen und Spitzenlasten abzufedern und somit niedrigere Systemkosten und eine verbesserte Integration von erneuerbaren Energien zu erreichen. 2. Aktive Verteilungsnetze: Flexible und rekonfigurierbare Zusammenfassung und Verwaltung dezentraler, sicherer und unsicherer (fluktuierender) Einspeiser, Speicher und steuerbarer Lasten in virtuellen Kraftwerken, um ein Optimum an ökologischem und ökonomischen Betrieb zu erreichen. 3. Selbstheilungs-Fähigkeiten für die Verteilungsnetze, basierend auf den Möglichkeiten der IKT-Infrastruktur und einer automatisierten Fehlerklärung in Mittelspannungsanlagen und somit die Erhöhung der Versorgungssicherheit
Das Projekt "Teilprojekt Walcher: Design des Reglers (Hard- und Software)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Walcher GmbH & Co. KG durchgeführt. Der vermehrte Zubau regenerativer Stromerzeugungsanlagen führt insbesondere in ländlichen Gegenden häufig zur Erreichung der Grenzen der Netzbelastbarkeit. Dies erfordert in den zukünftigen Stromnetzen eine veränderte Netzbetriebsführung. Ziel des Projektes ist es, modulare, skalierbare und dezentral einsetzbare Maßnahmen zu entwickeln, um die Verteilnetze zukunftsfähig zu gestalten. Dabei soll die Lösung folgende Ideen adressieren: Lokalselektive Spannungsregelung, Ermöglichung des grundsätzlich vorteilhaften, vermaschten NS-Betriebes sowie Regelung der Leistungsaufteilung auf die vorhandenen Stränge. Arbeitsziel ist es, einen Flexiblen Ortsnetz Spannungs- und Wirkleistungs-Regler (FLOW-R) zu entwickeln, welcher im Niederspannungsnetz erstmalig Spannungs- und Leistungsflussregelung ermöglicht. Neben der Entwicklung der leistungselektronischen Regeleinheit, ist die Regelungssystematik elementarer Bestandteil des Projektvorhabens. Ziel ist es die FLOW-Rs so zu designen, dass sie sich in einem lokal-autarken Regelverbund selbständig koordinieren. Konkret soll die Regelsystematik ohne Eingriffe einer Netzleitwarte funktionieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Ausfallsicherheit bzw. Fehleranfälligkeit, sodass das FLOW-R System die Netze auch im Störfall stabilisieren kann.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elektrizitätswerke Schönau Vertriebs GmbH 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.
Das Projekt "Entwicklung langzeitstabiler HT-PEM MEA´s und Stacks zur Realisierung eines modularen BHKW (CISTEM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NEXT ENERGY, EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e.V. durchgeführt. Projektbeschreibung: Eine solide Bereitstellung von Strom und Wärme im Haushaltsbereich ist eines der Hauptanliegen der Energieversorgung auf europäischer Ebene. Der zunehmende Anteil elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie führt dazu, dass sich Energie-Angebot und -Nachfrage zum Teil nicht decken. Da der Marktanteil an Raumwärme und häuslicher elektrischer Energie an der gesamten Energieversorgung sehr bedeutsam ist, könnte mit einer neuen Technologie, die Energie sowohl effizient erzeugen als auch speichern kann, die Stabilität des europäischen Energienetzes erheblich verbessert werden. Die zentrale Idee des Projektes CISTEM ist, die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellentechnologie für Blockheizkraftwerke (BHKW) nutzbar zu machen. Dies erfordert die Entwicklung einer neuen Brennstoffzellentechnologie für die speziellen Anforderungen des BHKW in Bezug auf Effizienz, Kosten und Lebensdauer. Gleichzeitig können bei der Entwicklung des BHKW-Systems die speziellen Vor- und Nachteile der Brennstoffzellentechnologie so berücksichtigt werden, dass ein optimales Systemdesign entsteht. Das Brennstoffzellen-BHKW soll Wärme und Strom für größere Gebäude bzw. kleine Siedlungen erzeugen. Projektziele: Innerhalb von CISTEM wird die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellentechnologie (HT-PEM) für die Anwendung in BHKW weiterentwickelt. Dazu soll ein BHKW-System mit einer Leistung von bis zu 100 kWel entworfen werden, das modular aus Brennstoffzelleneinheiten mit je 5 kWel besteht. Parallel dazu wird die HT-PEM Technologie weiterentwickelt, um die Lebensdauer- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Der modulare Aufbau mit flexibler Anzahl an Brennstoffzelleneinheiten ermöglicht eine optimale Anpassung des BHKW-Systems an den Wärme- und Strombedarf von Gebäuden bzw. Siedlungen in unterschiedlichen Größenordnungen. Das BHKW-System wird zudem so ausgelegt, dass es sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas betrieben werden kann. Überschüssige elektrische Energie aus Windkraft, die nicht in das Netz eingespeist werden kann, könnte beispielsweise für die Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden, um beide zunächst zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt im KWK-System bedarfsgerecht zu nutzen. Damit ließe sich durch das Brennstoffzellen-BHKW eine Speicherwirkung elektrischer Energie erzielen. Das HT-PEM-System soll eine Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrads der Membrane Electrode Assembly (MEA) von mehr als 20 % im Vergleich zu aktuell erhältlichen HT-PEM-Systemen erreichen. Der elektrische Gesamt-Wirkungsgrad soll bei mindestens 45 % liegen. In Kombination mit der Wärmenutzung wird damit ein elektrisch-thermischer Gesamtwirkungsgrad von mehr als 95 % erreicht.
Das Projekt "Green Factory Allgäu" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller Produktions GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein Gesamtenergiekonzept zur dezentralen, regenerativen Energiegewinnung sowie dezentralen Energiespeicherung umzusetzen, um den Bedarf an externer Energieversorgung zu minimieren. Das Energiekonzept besteht aus mehreren Komponenten, die hier erstmals miteinander kombiniert werden mit dem Ziel, 100 Prozent der selbsterzeugten Energie für den Eigenbedarf zu verbrauchen. Das Konzept sieht unter anderem vor, Abwärme zurückzugewinnen, um die Wärme dem Gesamtsystem zur Verfügung zu stellen und dann je nach Bedarf Heizung oder Warmwasserbereitung mit Energie zu versorgen. Dazu werden die neuen energieeffizienten Produktionsanlagen, wie die Laserschneidmaschine oder die Druckluftanlage, mit Komponenten zur Abwärmenutzung ausgestattet. Da die Energiegewinnung mit der bereits existierenden Photovoltaikanlage Schwankungen unterliegt, sollen dezentrale Speicher für Ausgleich und Versorgungssicherheit sorgen. Neben dem bereits bestehenden Betonwärmespeicher kommen künftig auch Batterien zur Speicherung von elektrischer Energie zum Einsatz. Selbst der Elektrostapler soll am Wochenende überschüssige regenerativ erzeugte Energie aufnehmen. Außerdem soll mit Hilfe einer Luftzerlegungsanlage überschüssige Elektroenergie genutzt werden, um die für den Schneidprozess von Blechbauteilen erforderlichen Schneidgase (Stickstoff) der Umgebungsluft zu entziehen und für die Produktion verfügbar zu machen. Auch sieht das Konzept eine Umkehrosmoseanlage in Verbindung mit einem Wasserspeicher von 30.000 Liter vor. In Zeiten des Überangebots wird Energie dazu verwendet, Wasser zu entsalzen, um es für die Befüllung von Heizsystemen zu nutzen. Um einen energieeffizienten Betrieb zu ermöglichen, werden alle Maschinen und Anlagen mit einer Sensorik ausgestattet und die erfassten Daten in einer speziellen Software ausgewertet. Diese Software ist mit der Steuerung der Gebäudetechnik und den Systemen zur Fertigungsplanung und -steuerung vernetzt. Ein meteorologiegestütztes Prognosesystem wird aus Wettervorhersagen die regenerativ erzeugbare Energiemenge für die Zukunft vorhersagen und damit Heizung, Klimatisierung sowie Produktionsplanung mit steuern. Mit dem Vorhaben können pro Jahr ca. 770.000 Kilowattstunden Elektroenergie eingespart und 350 Tonnen CO2-Emissionen vermieden werden.
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| Bund | 496 |
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