Das Projekt "The frequency stability challenge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecofys Germany GmbH durchgeführt. In recent years, electricity production from distributed renewable energy generators in Germany increased significantly due to the German Renewable Energy Sources Act. Photovoltaic power plants have shown the highest growths rates in 2009 and 2010. About two thirds of photovoltaic power plants in Continental Europe are connected to low voltage networks. Related grid codes allow for distributed generation only to operate within frequency ranges that are in many cases extremely close to nominal frequency. At an abnormal system condition the frequency of a region may increase above those thresholds and distributed generators would disconnect within immediately. The paper investigates the related potential frequency stability problem and analyses mitigation measures.
Das Projekt "Reallabor; Teilprojekt 1: Anwendung, Bewertung und Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Operations GmbH durchgeführt. Das Projekt 'PlasCO2' soll als Verbundvorhaben zwischen dem mittelständischen Anlagenbauer Rafflenbeul Anlagenbau GmbH, einer physikalisch orientierten Forschungsgruppe aus der Niedertemperaturplasmatechnik, zwei Forschungsgruppen aus der Katalyse, sowie einem großen Spezialchemiekonzern, Evonik Operations GmbH, realisiert werden. Auf diese Weise entsteht eine branchenübergreifende Wertschöpfungskette, die sowohl fachlich und ökonomisch, als auch ökologisch einheitlich bewertet werden kann. Im Zentrum des Projektes steht die Konvertierung von CO2 mit Wasserstoff und explorativ auch Wasser zu Kohlenmonoxid. Als (neuartige) Energiequelle für diese Transformation sollen Niedertemperaturplasmen verwendet werden. Die Generierung des Reaktivgases CO soll in kleinen flexiblen Reaktoren vor Ort durchgeführt werden und somit die handelsüblichen und teuren Gasbehälter ersetzen, die kontinuierlich nachgefüllt werden müssen. Das auf diese Weise aus CO2 generierte CO bzw. Synthesegas (Mischung aus CO und H2) soll als C1-Baustein für die Herstellung von organischen Verbindungen der Fein- und Bulkchemie dienen. Kohlenmonoxid ist ein gasförmiges Reagenz, das in zahlreichen fein- und großtechnischen Verfahren Anwendung findet. Ein allgemeiner Nachteil ist dessen große Toxizität. Daneben stellt für kleinere Anwender, beispielsweise Firmen der pharmazeutischen, Parfum- oder Geruchsstoffchemie, der relativ hohe Marktpreis (ca. 10 x teurer als H2) ein entscheidendes Hindernis für die Einführung bzw. Durchführung von Carbonylierungsreaktionen dar. Insbesondere neue Technologien zur einfachen und schnellen Generierung von CO vor Ort ('CO-on demand'), versprechen daher eine enorm breite Anwendung, vor allem wenn sie auf der Verwendung des ubiquitären Rohstoffs CO2 basieren und kleine, leicht skalierbare und variabel einsetzbare Generatoren für die Herstellung des Reaktivgases zum Einsatz kommen.
Das Projekt "Teilvorhaben des KIT mit Beiträgen zu LH2-Bereitstellung, effizienter Speicherung und Verteilung, Sicherheits- & Materialaspekten, LH2-betriebenen elektrische Komponenten sowie Synergien verbunden mit LH2 Transport." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Physik durchgeführt. TransHyDE-AppLHy! liefert Lösungen für den Transport und die Anwendung von Wasserstoff in flüssiger Form (LH2). Dieser hat durch seine Reinheit und Energiedichte Vorteile in Transport und Anwendung, jedoch besteht auch ein zusätzlicher Energiebedarf zur Verflüssigung. Die Verflüssigung bietet jedoch einige systemische Vorteile durch die Bereitstellung von Kälte, die Reinheit des Produktes LH2, drucklose Speicherung und hoher Energiedichte. Ausgehend von den aktuellen Herausforderungen beim Einsatz von LH2, zukünftigen Bedarfen und vorhandenen Potentialen werden zur Speicherung & Transport von LH2 sowie Nutzung der LH2-Kälte, dem LH2-Einsatz im Verkehrssektor und damit verbundenen Synergien sowie der Sektorkopplung von LH2-Transport und elektrischem Energietransport Lösungen erarbeitet. Das Teilvorhaben des KIT betrachtet dabei den LH2-Pipeline-Transport, Sicherheits- und Materialaspekte im Zusammenhang mit der kryogenen Flüssigkeit LH2 sowie die sich eröffnenden Aspekte im Hinblick auf die energieeffiziente Nutzung LH2-betriebener elektrischer Komponenten, die Anwendung finden werden bei Transportlösungen für LKW, Schiffe oder Flugzeuge und unter anderem bei LH2-gekühlten rotierenden Maschinen wie Generatoren von Windenergieanlagen. Ein weiteres Anwendungsfeld ist der kombinierte, kompakte Transport von LH2 und elektrischer Energie durch LH2-gekühlte supraleitende Kabel, wodurch außerordentliches Potential zur CO2-freien Energieversorgung Deutschlands durch die Nutzung neuer, platzsparender Trassen für den parallelen Transport chemischer und elektrischer Energie eröffnet wird. Die Arbeiten des KIT beinhalten neben der Auslegung und sicherheitstechnischen Bewertung auch die experimentelle Demonstration der Konzepte. Dazu wird eine bestehende He-Kälteanlage um eine Komponente zur LH2-Verflüssigung erweitert, sodass LH2 für materialwissenschaftliche Untersuchungen der benötigten Funktions- und Strukturmaterialien und die o.g. Demonstratoren zur Verfügung steht.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung der Energiewandlung und des Pumpens in Gasströmungen mittels an nanostrukturierten Elektroden erzeugten Koronaentladungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Center of Smart Interfaces durchgeführt. Der Energiewandlungsprozess in einem elektrohydrodynamischen Generator mit einer nanostrukturierten Elektrode soll experimentell untersucht werden. Dazu werden freie Ladungen über eine Koronaentladung in eine Gasströmung eingebracht und durch die Reibung mit den umgebenden Gasmolekülen zu einer Gegenelektrode transportiert. Auf diese Weise wird mechanische in elektrische Energie gewandelt. Aus Vorarbeiten existieren Hinweise, dass mit Hilfe von nanostrukturierten Elektroden der Energiewandlungsprozess deutlich effizienter gestaltet werden kann als mit herkömmlichen Elektroden. Es soll eine Energiestrombilanz aufgestellt werden, welche die Grundlage für die daran anschließende Maximierung der Energiewandlungseffizienz bildet. Später soll der Generator in einen Capillary Pumped Loop integriert werden, der es ermöglichen soll, thermische in elektrische Energie zu wandeln. Im Kontext miniaturisierter Energiewandlersysteme soll auch das Potential von Koronaentladungen zur Förderung von Luft für Verbrennungsprozesse untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration aller Vorgaben, Konstruktion und Validierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Zuge der Änderung der konventionellen Energieerzeugung hin zu erneuerbaren Energieträgern werden neuartige Netzbetriebsmittel erforderlich, welche die Netzstabilität hinsichtlich Spannung und Frequenz im stationären und im Störfall sicherstellen. Der rotierende asynchrone Phasenschieber ARESS dient als technische Lösung für alle wichtigen Stabilisierungsfunktionen im elektrischen Energieübertragungsnetz. Er integriert Spannungsstabilisierung, Kurzschlussleistung und hochdynamische Frequenzregelung in einem Betriebsmittel. Im Rahmen dieses Vorhabens wird gemeinsam mit dem deutschen Übertragungsnetzbetreiber Amprion und Beteiligung mehrerer Universitäten ein neuartiger Generator mit einem Hochleistungsfrequenzumrichter zu einem rotierenden asynchronen Phasenschieber integriert. Zur Sicherstellung der notwendigen Kurzeit-Energiereserven dient ein Schwungrad, das mechanisch mit dem Generator verbunden ist. Die Anlage wird mittels eines Leistungstransformators an das Höchstspannungsnetz angeschlossen. Die Anlage ist in der Lage dauerhaft +/-270MVar Blindleistung zu liefern und stellt 120MW Wirkleistung im Sekundenbereich als Momentanreserve zur Verfügung. Die Entwicklung umfasst dabei schwerpunktmäßig die Entwicklung des Generators als doppelt gespeiste Asynchronmaschine (DFIG) plus Schwungrad sowie den rotorseitig angebundenen Matrix-Frequenzumrichter. Weiterhin ist die Entwicklung eines Steuer-, Schutz und Regelungssystem erforderlich, das die Funktionalität, Bedienung und Überwachung der Anlage gewährleistet. Diese werden im Anschluss durch computerbasierte Simulationen sowie umfangreichen Prüfungen am Echtzeitsimulator mit der verwendeten originalen Leittechnik verifiziert. Ein weiterer Aspekt ist die Integration der verschiedenen Entwicklungsfelder zu einer Gesamtanlage. Ziel der Entwicklung ist die Umsetzung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in einer Pilotanlage gemeinsam mit Amprion.
Das Projekt "Die Bedeutung der Dynamik der MLT in mittleren und hohen Breiten auf das ionosphärische/thermosphärische Wetter (DYNAMITE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Das ionosphärische/thermosphärische (I/T) System unterliegt zum einen solaren und magnetosphärischen Einflüssen und wird ebenfalls von zwar kleinskaligen, aber persistenten und darum bedeutenden Prozessen aus der mittleren Atmosphäre angetrieben. Gerade der zuletzt genannte Einfluss wird seit Jahren vermutet, es konnte jedoch bis jetzt kein klarer Beleg für die Kopplung gefunden werden. Alle Anregungen aus der mittleren Atmosphäre müssen sich durch die Mesosphäre und untere Thermosphäre (MLT) ausbreiten. Dabei wechselwirken die Wellen untereinander und koppeln an die I/T. Diese Kopplung kann (a) durch die direkte Ausbreitung von primären (oder sekundären) Wellen, und /oder (b) indirekt durch den E-Region-Dynamo erfolgen. Deshalb ist die MLT generell von Bedeutung für die dynamische Anregung der I/T, in mittleren und hohen Breiten tritt sie aber besonders hervor: (1) auf diesen Breiten wurden bislang wenige Untersuchungen des I/T Systems (z.B. der Gezeiten) durchgeführt, was auf die unzureichende Auflösung der meisten Satelliten zurückzuführen ist, und (2) aktuelle Studien mit globalen gekoppelten Atmosphären/Ionosphären Simulationen zeigen, dass gerade bei diesen Breiten die solaren und lunaren Gezeiten, die für viele elektrodynamische Effekte in niedrigen Breiten verantwortlich sind, besonders große Amplituden während stratosphärischer Erwärmungen (SSW) erreichen. Wir beantragen, die einzigartigen Radars und Lidars des IAP in mittleren und hohen Breiten zu nutzen, um den Grundstrom, die Wellen und deren Wechselwirkungen in der MLT zu charakterisieren. Die lokalen Radarwindbeobachtungen erfolgen kontinuierlich in einem Höhenbereich von 70 -100 km und können durch Lidarmessungen zu niedrigeren Höhen erweitert werden. Dies ermöglicht die Untersuchung der vertikalen Ausbreitung von Wellen im Wind und der Temperatur. Diese Studien werden zusätzlich durch Satellitendaten und Re-Analyse komplementiert, um sowohl regional als auch global den Antrieb durch die mittlere Atmosphäre zu erfassen. Die direkte Kopplung wird durch Vergleiche der saisonalen und jährlichen Gezeiten über den Radaren mit den thermosphärischen Daten der Satelliten aus den Überflügen mit polaren Orbits untersucht. Der Einfluss des E-Region-Dynamos wird mit Hilfe von Simulationen gekoppelter Atmosphären/Ionosphären-Modellen analysiert und beinhaltet die Anregung der lunaren Gezeit in Zeiträumen mit und ohne SSW. Die Modelle werden mit bodengebunden Beobachtungen und satellitengestützten ionosphärischen Daten verglichen und validiert. Neben vielen offenen Fragen zur Kopplung der MLT mit dem I/T-System, erwarten wir insbesondere Ergebnisse zu folgenden Fragen: (a) Wie wirkt sich die beobachtete Kurzzeitvariabilität der MLT auf Wellen und dem Grundstrom in Bezug zum I/T Wetter aus?, (b) Was sind die Charakteristiken der solaren und lunaren Gezeiten für verschiedene Strukturen des polaren Wirbels während SSW und welche Auswirkungen entsprechen diesen im I/T-System?
Das Projekt "Teilprojekt A02: Theoretisch-numerische Abbildung biologischer Entwicklungsprozesse als Strukturgenerator für den Entwurf von Tragwerken aus Carbonbeton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke durchgeführt. In TP A02 (Kaliske) werden neue, bioinspirierte Ansätze für den wachstumsoptimierten Entwurf von technischen Strukturen aus Carbonbeton entwickelt. Biologische Entwicklungsprozesse natürlicher Strukturen (z. B. Wachstum von Pflanzen) führen auf ideale und effizient lastabtragende Systeme bei minimalem Materialeinsatz. Diese biologischen Entwicklungsprozesse und -prinzipien werden identifiziert, theoretisch-numerisch abgebildet (Multiphysik) und nach Diskretisierung auf Strukturebene in einen evolutionären Strukturgenerator überführt, der die langzeitoptimierten Grundprinzipien biologisch gewachsener Strukturen dem technischen Strukturentwurf zugänglich macht.
Das Projekt "Charakterisierung von Fabrikation-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen für polymerbasierte Batteriematerialien durch die Kombination von tomographischer 3D-Bildgebung mit Modellierung und Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Professur für Angewandte Mathematik durchgeführt. Die 3D-Morphologie von Batterieelektroden hat einen wesentlichen Einfluss auf ihre elektrochemischen Eigenschaften. Dabei muss sowohl die ionische als auch die elektrische Leitfähigkeit in der gesamten Elektrode sichergestellt sein. Die Bestimmung geeigneter hierarchischer Elektrodenstrukturen im Mikro- und Nanometerbereich ist somit unerlässlich für die Verbesserung der elektrochemischen Performanz von polymerbasierten Batterien. Hierfür sind detaillierte Kenntnisse der 3D-Morphologie experimentell hergestellter Elektroden und ihrer funktionellen Eigenschaften erforderlich. Das Ziel dieses Projektes ist es, besser zu verstehen, wie polymerbasierte Batterieelektroden strukturiert werden müssen, um 3D-Morphologien zu erhalten, die zu einer hohen elektrochemischen Performanz und Degradationsstabilität führen. Hierfür werden neuwertige und zyklisch gealterte Standard-Elektroden untersucht, die von der AG Schubert der Uni Jena zur Verfügung gestellt werden. Die 3D-Morphologie dieser Elektroden wird zunächst von der AG Manke mittels tomographischer Bildgebungstechniken wie FIB/SEM Tomographie und Synchrotron-Tomographie rekonstruiert. Des Weiteren wird die AG Manke tomographische Operando-Messungen durchführen, um Strukturänderungen während der Zyklisierung zu analysieren. Die AG Schmidt wird mit statistischer Bildanalyse Korrelationen zwischen Fabrikationsparametern und transportrelevanten Kenngrößen der 3D-Morphologien von neuwertigen und gealterten Elektroden untersuchen und quantitativ bewerten, während die AG Carraro ortsaufgelöste numerische Simulationen des Ladungstransports durchführt und ein elektrochemisches Multiskalen-Modell entwickelt, um zu untersuchen, wie die 3D-Morphologie der Elektroden die in ihr ablaufenden elektrochemischen Prozesse beeinflusst. Neben den experimentell hergestellten Elektroden der AG Schubert werden simulierte Elektrodenstrukturen untersucht. Hierfür entwickelt die AG Schmidt einen stochastischen Geometrie-Generator, mit dem sie eine große Vielfalt von virtuellen Elektrodenstrukturen in 3D erzeugt. Dadurch wird die systematische Untersuchung der 3D-Morphologie von polymerbasierten Batterieelektroden mittels Computersimulation ermöglicht. Insbesondere führt die 3D Simulation von Elektrodenstrukturen zu empirisch hergeleiteten Formeln, die transportrelevante Kenngrößen der 3D-Morphologie durch Fabrikationsparameter ausdrücken, also zu sogenannten Fabrikation-Mikrostruktur-Beziehungen. Die Kombination von stochastischer Struktursimulation mit der numerischen Simulation elektrochemischer Prozesse der AG Carraro führt außerdem zu Formeln, durch die elektrochemische Kenngrößen mittels morphologischer Kenngrößen ausgedrückt werden, d.h. zu Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen. Insgesamt werden so durch die Kombination von 3D Bildgebung mit modellbasierter 3D Simulation Strukturierungsempfehlungen generiert, die das Design von polymerbasierten Batterieelektroden mit optimierter elektrochemischer Performanz unterstützen.
Das Projekt "Untersuchung von Leistungs- und Einsatzdaten an Landmaschinen und Traktoren 2017-2019" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höhere Landwirtschaftliche Bundeslehranstalt Francisco-Josephinum durchgeführt. Bedeutung des Projekts für die Praxis: Das Projekt hat einen direkten Nutzen für die Land- und Forstwirtschaft. Durch die Zusammenarbeit mit den Verlagen der Printmedien 'Der Landwirt' und 'top agrar' ist eine unmittelbare Veröffentlichung der Ergebnisse gewährleistet. Durch objektive Messverfahren werden Informationen erarbeitet, die es dem Landwirt ermöglichen, Maschinen, Geräte oder auch Verfahren besser beurteilen zu können. Dadurch stehen objektive Daten und Information zur Verfügung, die vom Landwirt, Lohnunternehmer, landwirtschaftlichen Berater, Interessierten für einen direkten Vergleich von Maschinen und Systemen genutzt werden können. - Traktoren: Traktoren aus der Produktionsserie - wie verhalten sich die Werte im Vergleich zu den Herstellerangaben im Prospekt und wie sieht es mit der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte tatsächlich aus - Kippmulden: Kippmulden erleichtern den Alltag in der Landwirtschaft, das Angebot ist nur schwer überschaubar und noch weniger ob die von den Herstellern angegebenen Leistungskennwerte auch in der Praxis erreicht werden können, auch die Aspekte der Maschinensicherheit sind bedeutend - Hoflader: ein weiterer Hoflader zum Vergleich mit den Hofladern, die seit dem Jahre 2014 getestet wurden. Vergleich der Hoflader untereinander und auch im Bezug auf die von den Herstellern in den Prospekten angegebenen Kenngrößen - wie sieht es mit der Maschinensicherheit und Standfestigkeit aus? - Antriebsvergleich Hoflader: Elektroantrieb oder Dieselantrieb? Wo liegen die Stärken und die Schwächen? Ist auch ein Systemvergleich der im Ergebnis zeigen kann, wie weit elektrische Antrieb bereits heute ihre Bedeutung in der Landwirtschaft haben und was zukünftig auch machbart sein wird. Der Durchbruch der Elektromobilität in der Hofwirtschaft kann unterstützt werden. Die Vermeidung von Abgasemissionen und Lärmemissionen in Stallungen fördert die Gesundheit von Tier und Mensch - Ackerwalzen: Geringeres Transportgewicht und große Walz-wirkung bedeuten Kraftstoffeinsparung bei den Transport-fahrten oder bei gleichem Transportgewicht größere Arbeits-breiten und damit verbunden höhere Schlagkraft und reduzierte Kosten. - Vergleich Stromgeneratoren: Eine Marktübersicht soll in Verbindung und ev. mit einigen konkret durchgeführten Dauertests eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Einkaufsgemeinschaften beim Ankauf von Stromgeneratoren sein. Die Überprüfung sicherheitstechnischer Aspekte dient der Arbeitssicherheit. - Marktübersicht Parallelfahrsysteme: Eine aktualisierte Marktübersicht der derzeit verfügbaren Parallelfahrsysteme soll nicht nur den aktuellen Stand der Entwicklung aufzeigen, sondern auch eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Lohnunternehmer bei der Anschaffung von Parallelfahrsystemen sein.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierte Berechnung und performantes Auslösen von kurativen Maßnahmen unter Verwendung von PMU/WAMS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Institut für Elektrische Energiesysteme, Lehrstuhl Elektrische Netze und Erneuerbare Energie (IESY,LENA)Elektroenergiequellen durchgeführt. Das Teilvorhaben der OVGU befasst sich mit der effizienten Verwendung des WAMS im Feld für die kurative Netzbetriebsführung. Mit Hilfe der hochauflösenden und zeitsynchronen PMU-Messwerte können kurative Maßnahmen optimiert und im Falle eines Engpasses schneller abgerufen werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit der DSA zu verbessern, da dynamische Vorgänge schnell und lokal erkannt werden und so eine genauere Modellierung von Generatoren und Reglern möglich ist. Entwickelte Algorithmen sollen in der PSI Leitwartenumgebung über eine MATLAB-Schnittstelle implementiert und angewendet werden. So können zunächst historische Datensätze zur Validierung in einer realen Umgebung herangezogen werden. Begleitend zu einem Feldtest sollen die Algorithmen dezentral im Feld angewendet werden, um netzebenen-übergreifende kurative Maßnahmen zur Engpassbehebung zu erproben. Dank einer ständigen analytischen Begleitung der Feldtestvorhaben und dem direkten Kontakt mit dem Leitwartenhersteller und den Netzbetreibern sowie der geplanten Feldtest-Erprobung kann die entwickelte Intelligenz als Erweiterung der Leitwartenarchitektur gesehen werden. Zur Ermittlung von Übertragungspotenzial in unterlagerten Spannungsebenen soll die Lastflusszerlegung genutzt werden. Diese kann zusätzlich verwendet werden, um durch PST und HGÜ hervorgerufene Loop Flows zu minimieren und das Übertragungspotenzial zu maximieren.
| Origin | Count |
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| Bund | 484 |
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| Förderprogramm | 484 |
| License | Count |
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| offen | 484 |
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| Englisch | 74 |
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| Keine | 209 |
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| Lebewesen & Lebensräume | 215 |
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