Das Projekt "Seismic-on-Piles - Monitoring soil properties on offshore structures" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremen durchgeführt. Fraunhofer IWES steht mit seinen FuE-Aktivitäten für den weiteren Ausbau der Windenergie auf See. Das umfasst Fragen der Baugrunderkundung und der Bewertung des Installations- und Tragverhaltens von Offshore-Gründungstrukturen. Untergrunderkundung von Offshore-Windparks gibt Informationen über den in-situ Zustand des Baugrundes, der in Planung und Konstruktion der Anlagen einfließt. IWES hat hierzu bereits Messsysteme etabliert, die in der Vorerkundung eingesetzt werden. Die Interaktion zwischen Gründung und Baugrund, der Störung des in-situ Zustandes, verlangt ebenso nach geeigneten Explorationstechniken. So spielt der Einfluss von Installationsereignissen auf den Baugrund und der Einfluss der Betriebslasten auf die Baugrundeigenschaften eine große Rolle im technischen Design. Installationseffekt und set-up-Effekt sind Phänomene, die Installation und Betrieb von OWEA und deren Kosten signifikant beeinflussen, und deshalb zu identifizieren und laufend zu quantifizieren sind. IWES plant im Projekt geophysikalische Parameter im Pfahlnahbereich zu messen und daraus die Veränderung von Baugrundparametern abzuleiten. Dazu werden über einen Zeitraum seismische Messungen wiederholt vorgenommen und ausgewertet: Die etablierte Methode 4D-Seismik stellt hierfür den Entwicklungsansatz dar. Die Entwicklungsumgebung für die neue seismische Messkonfiguration stellt die am IWES verfügbare Grundbauversuchsgrube dar, in der unter offshore-ähnlichen Bedingungen Untersuchungen zu Installation und Tragverhalten von Gründungen durchgeführt werden. Hier wird die Messmethodik getestet und kalibriert. Gelingt es, durch seismische Methoden die durch Drucksondierung und dynamische Pfahlmessungen bestimmten Parameter zu verifizieren, ist damit die Grundlage gelegt für ein kostensparendes Monitoring der Tragwerk-Boden-Interaktion an Offshore-Strukturen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Abfall zu Energie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen (ITT) durchgeführt. Innerhalb des Projektes ERA-SOLMAB ist eine Maximierung der Synergien aus Abfallwirtschaft und Energieproduktion in Bamako, Mali die Zielgröße des Vorhabens. Konkret soll dieses Projekt die positive Wechselwirkung von: (i) Abfallreduzierung durch anaerobe Vergärung und Verbrennung (ii) und Energieversorgung in Form eines Sekundärbrennstoffs (d.h. Biogas) oder Elektrizität beschreiben. Die Synergien werden quantifiziert durch (iii) eine Darstellung der Auswirkungen von Abfall auf die lokalen Wassersysteme, (iv) eine Analyse der ökologischen, sozialen und ökonomische Nachhaltigkeitsaspekten von 'Waste to Energy (WtE)'-Szenarien im Vergleich zum Status quo sowie (v) der Installation und dem Betrieb einer Biogas-Politanlage. Als abschließenden Schritt werden (vi) Implementierungsstrategien von WtE-Anlagen diskutiert. Die Instandsetzung von holistischen WtE-Projekten in Entwicklungsländer - sowohl durch bottom-up als auch durch top-down Ansätze - weisen ein hohes Potential auf, zu einem Großteil der Ziele einer nachhaltigen Entwicklung (SDGs) beizutragen, wie sie durch die United Nations (UN) formuliert wurden. Um die genannten Ziele zu erreichen wurde ein Konsortium von malischen, algerischen und deutschen Partnern ins Leben gerufen. Auf wissenschaftlicher Ebene verknüpft das Projekt praktische Untersuchungen mit theoretischer Modellierung und Bilanzierung. Entlang dieser Forschungstätigkeit sollen im Rahmen der Internationalisierung des Projektes, Kooperationen aufgebaut und verstetigt werden, wobei dem gegenseitigen Kompetenz- und Wissenstransfer entlang der Nord-Süd-Achse eine besondere Bedeutung zukommt. Getragen und begleitet wird das Projekt durch eine starke Einbindung von Nachwuchswissenschaftlern.
Das Projekt "TESTBENCH - Testverfahren zur Bestimmung der Effizienz von PV-Speichersystemen - Vom Leitfaden zum Standard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDE Verband der Elektrotechnik Informationstechnik e.V., DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE durchgeführt. In Deutschland sind über 120.000 PV-Speichersysteme im Betrieb und für die nächsten Jahre wird ein weiteres Wachstum der Installationen erwartet. Diese Systeme werden hauptsächlich in Privathaushalten zur Erhöhung des solaren Eigenverbrauchs und der Autarkie eingesetzt. Der wirtschaftliche Nutzen ergibt sich dabei durch die Differenz aus Strombezugspreis und Einspeisevergütung. Um einen wirtschaftlichen Nutzen für den Systembetreiber sicherzustellen, ist eine hohe Effizienz des PV-Speichersystems von grundlegender Wichtigkeit. Diese wird von einer Vielzahl technischer Aspekte beeinflusst. Insbesondere die Wirkungsgrade der Systemkomponenten, der Standby-Verbrauch und das Standby-Verhalten sowie die Reaktionsgeschwindigkeit des Speichers auf Änderungen in der Last und der Erzeugung sind wesentliche Einflussfaktoren. In einer Fachgruppe des BVES und BSW wurde dazu ein Leitfaden zur Effizienzbestimmung erarbeitet. Dieser beinhaltet vereinheitlichte Messverfahren und Anforderungen an die Ergebnisauswertung. Um den Vergleich verschiedener Systeme auf Basis dieser Verfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse grundlegend. In Untersuchungen wurde bereits festgestellt, dass die Messergebnisse an gleichen Prüflingen an verschiedenen Messinstituten teils zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Weiterhin bestehen in der aktuellen Version des Leitfadens noch Unklarheiten bezüglich der Rahmenbedingungen der Messungen. Ziel des Vorhabens ist zu untersuchen welche Detaillierungen und Anpassungen des Leitfadens zur Erstellung einer VDE-Anwendungsregel oder einer Norm notwendig sind. Der Fokus liegt dabei auf der Sicherstellung der Ergebnisqualität und Reproduzierbarkeit. Dazu wird ein Ringversuch mit verschiedenen Prüflingen an den Prüfständen der Kooperationspartner durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse werden in Gremien der DKE eingebracht, insbesondere in den neuen DKE/AK 371.0.9 'Kennwerte von stationären Batteriespeichern'.
Das Projekt "TESTBENCH - Testverfahren zur Bestimmung der Effizienz von PV-Speichersystemen - Vom Leitfaden zum Standard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Elektrotechnisches Institut durchgeführt. In Deutschland sind über 120.000 PV-Speichersysteme im Betrieb und für die nächsten Jahre wird ein weiteres Wachstum der Installationen erwartet. Diese Systeme werden hauptsächlich in Privathaushalten zur Erhöhung des solaren Eigenverbrauchs und der Autarkie eingesetzt. Der wirtschaftliche Nutzen ergibt sich dabei durch die Differenz aus Strombezugspreis und Einspeisevergütung. Um einen wirtschaftlichen Nutzen für den Systembetreiber sicherzustellen, ist eine hohe Effizienz des PV-Speichersystems von grundlegender Wichtigkeit. Diese wird von einer Vielzahl technischer Aspekte beeinflusst. Insbesondere die Wirkungsgrade der Systemkomponenten, der Standby-Verbrauch und das Standby-Verhalten sowie die Reaktionsgeschwindigkeit des Speichers auf Änderungen in der Last und der Erzeugung sind wesentliche Einflussfaktoren. In einer Fachgruppe des BVES und BSW wurde dazu ein Leitfaden zur Effizienzbestimmung erarbeitet. Dieser beinhaltet vereinheitlichte Messverfahren und Anforderungen an die Ergebnisauswertung. Um den Vergleich verschiedener Systeme auf Basis dieser Verfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse grundlegend. In Untersuchungen wurde bereits festgestellt, dass die Messergebnisse an gleichen Prüflingen an verschiedenen Messinstituten teils zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Weiterhin bestehen in der aktuellen Version des Leitfadens noch Unklarheiten bezüglich der Rahmenbedingungen der Messungen. Ziel des Vorhabens ist zu untersuchen, welche Detaillierungen und Anpassungen des Leitfadens zur Erstellung einer VDE-Anwendungsregel oder einer Norm notwendig sind. Der Fokus liegt dabei auf der Sicherstellung der Ergebnisqualität und Reproduzierbarkeit. Dazu wird ein Ringversuch mit verschiedenen Prüflingen an den Prüfständen der Kooperationspartner durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse werden in Gremien der DKE eingebracht, insbesondere in den neuen DKE/AK 371.0.9 'Kennwerte von stationären Batteriespeichern'.
Das Projekt "Teilvorhaben: Daten-Analyse Schnittstelle für maschinelle Diagnose von HVAC Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bosch Thermotechnik GmbH durchgeführt. Monitoring / Optimierung von Heizungsanlagen über Web-Schnittstellen im Kontext CO2-Reduzierung und Steigerung der Energie-Effizienz. Fokus auf Bosch ''residential'' HVAC Systeme (Heating, Ventilation, Air Conditioning und Cooling), d.h. Systeme in 1-/2-Familienhäusern mit bestehender oder nachzurüstender Bosch Connectivity Infrastruktur zur Datenerfassung und Remote Control. Fehlerhafte Anlagenplanung, Installation, Parametrierung und Bedienung sowie unentdeckter Verschleiß können zu einem ineffizientem Betrieb führen, d.h. zur Verschwendung von Energie im Bereich von 5-30%. Ziel des Bosch Teil-Vorhabens ist eine datengestützte Identifikation von vorliegenden Fehlern und Ineffizienzen, deren Ursachenanalyse sowie Hinweise und Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen (mit Wirksamkeitsnachweis) auf Basis der durch Bosch-Technologien verfügbaren Anlagendaten (d.h. ohne zusätzliche externe Sensorik / Messwerterfassung). Mit Hilfe von Laborstudien an Bosch TT Anlagen werden die typischen Anlagen-Betriebsmuster für die häufigsten Effizienzprobleme in den Bosch Anlagendaten erkundet sowie deren Ursache und Abstellmaßnahmen identifiziert. Die gefundenen Merkmale dienen zur Diagnose und Behebung von Effizienzproblemen im Feld (verprobt in Bosch Feldtest-Anlagen). Es entsteht eine (Software- / Algorithmus- / Modell-) Funktionssammlung die es ermöglicht, einen erheblichen Teil der Bosch Bestandsanlagen auf Basis von bestehenden / erweiterten Bosch ''remote monitoring'' Lösungen mit minimalem Installations- und Betriebsaufwand regelmäßig zu überwachen und den Betrieb zu optimieren. Dabei wird auf zusätzliche Instrumentierung mit Sensoren, Steuerungs- und Kommunikationshardware verzichtet. Um eine Datenanalyse durch Bosch externe Partner zu ermöglichen (z.B. durch Kombination mit weiteren Daten wie Gebäude-, Nutzer-, Wetter-Information) wird im Rahmen des Teilvorhabens zusätzlich zu dem analytischen Teil eine generische Daten-Austausch Schnittstelle entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierung der Betriebsplanung und Vorbereitung für den Feldtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft durchgeführt. Das Ziel des Forschungsprojekts 'Redispatch 3.0' ist die Verbesserung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen bei zeitgleicher Reduzierung der Kosten für deren Installation und Betrieb aus Sicht von Verteilnetzbetreibern. Um dieses Ziel zu erreichen, werden am ie3 skalierbare Optimierungsalgorithmen zur Fahrplanerstellung der Anlagen entwickelt. Die entwickelten Fahrpläne werden im Anschluss unter Verwendung des am ie3 entwickelten Simulationsframeworks 'SIMONA' validiert, um sicherzustellen, dass keine Betriebsgrenzen verletzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: EnerG-Glider" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Silence Aircraft GmbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben 'EnerGlider' hat die Entwicklung einer neuartigen Offshore Höhenwindenenergieanlage für den kontinuierlichen 24 Stundenbetrieb zum Ziel. EnerGlider wird in vier Teilprojekten von vier Partnern bis zu einem skalierten Demonstrator entwickelt. Besonderes Merkmal ist die Gesamtsystemsicht, bei der stets Bau, Transport, Installation, Betrieb, Wartung und Rückbau für das EnerGlider Offshore System berücksichtigt werden. Silence Aircraft wird ein fertigungs- und kostenoptimiertes Gleiterkonzept entwerfen welches durch Festigkeitsberechnungen und Tests bis zum Serienprodukt weiterentwickelt wird. Der aerodynamische Entwurf wird zusammen mit der RWTH Aachen optimiert und es werden entsprechende Windkanalmodelle gebaut. Silence Aircraft ist ebenfalls zuständig für die Entwicklung des Windenkonzepts welches später Offshore Kriterien erfüllen muss. Eine Winde wird im Modellversuch gefertigt und es werden im Prüfstandsversuch das Auf- und Abspulen unter Last simuliert. Im nächsten Schritt wird Silence Aircraft die Flugerprobung im Feldtest begleiten und entsprechende Optimierungen an der Winde vornehmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technische und wirtschaftliche Bewertung von FK-Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KBB Kollektorbau GmbH durchgeführt. Neuartige Sonnenkollektoren mit Heat-Pipes bieten einen viel versprechenden Ansatz zur Kostenreduktion und Akzeptanzsteigerung solarthermischer Anlagen. Durch gezielte Design und Auslegung können sie die Maximaltemperatur im Solarkreis auf 120°C begrenzen, ohne Leistungseinbußen im Anwendungstemperaturbereich aufzuweisen. Die Entschärfung der Stagnations- bzw. Überhitzungsproblematik ermöglicht günstigere Systemkonfigurationen mit Verrohrungen aus Kunststoff, kleiner dimensionierten Kompensationsgefäßen und preiswerten Solarstationen. Durch eine einfachere Installation und einen wartungsarmen Betrieb wird insgesamt eine signifikante Senkung der Wärmegestehungskosten bis zu ca. 30% erwartet. Die Erkenntnisse über das Verhalten dieser Kollektoren im System und über ihre wirtschaftlichen Vorteile basieren auf Tests an Trinkwarmwasseranlagen unter Laborbedingungen, Simulationen und Kostenschätzungen, die im Rahmen von F&E-Aktivitäten durchgeführt wurden. Optimierte Systeme für deren Einsatz existieren zurzeit nicht und sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen im geplanten Vorhaben konzipiert, umgesetzt und im Feld erprobt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prüfung der Übertragbarkeit von bestehenden Regularien zur Anwendung bei der Installation und dem Betrieb von Offshore-PtX-Plattformen und die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für die zukünftige Vorschriftenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr, Fachgebiet Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme durchgeführt. Die Erzeugung von Kraftstoffen mittels PtX-Anlagen wird an Land bereits praktiziert. Für eine direkte Nutzung des Stromes von Offshore-Windkraftanlagen sollen PtX-Anlagen direkt im Umfeld dieser betrieben werden. Derzeit existieren für eine Installation von Offshore-PtX-Anlagen jedoch keine Regularien hinsichtlich Bau, Genehmigung, Betrieb, Safety, Security und Umweltschutz. Es muss daher geprüft werden, inwieweit Vorschriften aus der Offshore Öl- und Gasindustrie, dem Bereich der Offshore-Windkraftanlagen oder der Schifffahrt angewendet und übertragen werden können. Ebenso ist die Übertragung im Bereich der Vorschriften für Anlagentechnik zur Errichtung von Onshore-PtX-Anlagen auf ihre Übertragbarkeit bei der Offshore-Installation zu prüfen. Hierbei treffen die verschiedenen Themengebiet aufeinander und müssen im Offshore-Umfeld miteinander agieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technische und wirtschaftliche Bewertung von VRK-Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AkoTec Produktionsgesellschaft mbH durchgeführt. Neuartige Sonnenkollektoren mit heat pipes bieten einen viel versprechenden Ansatz zur Kostenreduktion und Akzeptanzsteigerung solarthermischer Anlagen. Durch gezieltes Design und Auslegung können sie die Maximaltemperatur im Solarkreis auf 120°C begrenzen, ohne Leistungseinbußen im Anwendungstemperaturbereich aufzuweisen. Die Entschärfung der Stagnations- bzw. Überhitzungsproblematik ermöglicht günstigere Systemkonfigurationen mit Verrohrungen aus Kunststoff, kleiner dimensionierten Kompensationsgefäßen und preiswerten Solarstationen. Durch eine einfachere Installation und einen wartungsarmen Betrieb wird insgesamt eine signifikante Senkung der Wärmegestehungskosten bis zu ca. 30% erwartet. Die Erkenntnisse über das Verhalten dieser Kollektoren im System und über ihre wirtschaftlichen Vorteile basieren auf Tests an Trinkwarmwasseranlagen unter Laborbedingungen, Simulationen und Kostenschätzungen, die im Rahmen von F&E-Aktivitäten durchgeführt wurden. Optimierte Systeme für deren Einsatz existieren zurzeit nicht und sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen im geplanten Vorhaben konzipiert, umgesetzt und im Feld erprobt werden.
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