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Teilvorhaben: FHW Neukölln (FuE)

Das Projekt "Teilvorhaben: FHW Neukölln (FuE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fernheizwerk Neukölln Aktiengesellschaft durchgeführt. Großwärmepumpen (GWP) in Fernwärmenetzen haben das Potenzial, treibhausgasfreie Wärme in Ballungsräumen kostengünstig bereitzustellen. Das geplante Verbundvorhaben soll die wissenschaftlichen Grundlagen legen, um dieses Potenzial für das deutsche Energiesystem ausschöpfen zu können. 2020 sind in Deutschland noch keine GWP in Betrieb. Zentrales Ziel der Forschungsarbeiten ist daher die Beantwortung technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Fragestellungen hinsichtlich der Integration von GWP in deutsche Fernwärmenetze. Es ist dabei geplant unter anderem Teillastverhalten, Regelung, Einsatzdauern sowie Wege zur Treibhausgasneutralität im realen Betrieb zu untersuchen. Als Voraussetzung für eine breite Marktdurchdringung durch GWP soll ein Ausblick zu einer möglichen Anpassung des geltenden Rechtsrahmens die vorhergehenden Untersuchungen ergänzen. Um die Projektziele zu erreichen, werden an fünf bestehenden Fernwärmeerzeugungsstandorten GWP mit einer thermischen Leistung zwischen 1,12 bis 22 MW installiert. In einem dreijährigen Forschungs- und Entwicklungsbetrieb sollen im nächsten Schritt zeitlich hoch aufgelöste Realdaten erfasst werden. Diese werden mit Hilfe von Energiesystemmodellen und -analysen wissenschaftlich ausgewertet. Eine abschließende Übertragung der Ergebnisse auf Deutschland soll zeigen, wie GWP in Fernwärmenetzen am besten zur Sektorkopplung und Treibhausgasreduktion beitragen können. Das Verbundvorhaben soll die Fernwärmebranche und den Gesetzgeber darin unterstützen, das Potenzial von GWP für systemdienliche, treibhausgasfreie Fernwärme in Deutschland auszuschöpfen. Da am Kraftwerksstandort des FHW Neukölln weitere potenzielle Wärmequellen (Flusswasserwärme, Geothermie) zur Verfügung stehen, ist dieses Projekt als Startpunkt verstärkter Bemühungen zur Integration weiterer Großwärmepumpen anzusehen, welches die Dekarbonisierung der Fernwärmeerzeugung vorantreiben kann.

Verhalten von Fischen beim Fischabstieg und Klassifizierung der Abwanderwege bei Abflussaufteilung

Das Projekt "Verhalten von Fischen beim Fischabstieg und Klassifizierung der Abwanderwege bei Abflussaufteilung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Veranlassung Anders als beim Fischaufstieg (DWA-Merkblatt 509) gibt es für den Fischabstieg noch keinen allgemein anerkannten Stand der Technik. Vor allem Abstieg über Wehre, Verhalten bei Abflussaufteilung und Abstieg potamodromer Arten sind nur wenig untersucht. Grundlegende Fragen, die bei der Planung von Fischabstiegshilfen durch die WSV (z.B. bei Wehrersatzbauten) gestellt werden, müssen daher im Rahmen entsprechender Untersuchungen geklärt werden. Im Fokus steht vor allem zwei Aspekte des Verhaltens der Fische: 1. Welche Abflussarme wählen die Fische, um ein Querbauwerk abwärts zu überwinden? 2. Wie muss eine Abstiegshilfe gestaltet werden, damit sie von den Fischen genutzt wird? Ziele - Identifikation der wichtigsten Abwanderkorridore eines Standorts (Parameter anhand der Modellierung von Abfluss-Szenarien ermitteln und durch telemetrische Studien mit Fischen verifizieren) - Weiterentwicklung eines methodischen Ansatzes zur Klassifikation von Abstiegskorridoren an Stauanlagen in Bundeswasserstraßen unter Berücksichtigung biologischer Untersuchungen - Vorgaben zur Positionierung und Gestaltung der Abstiegshilfen aus Beobachtungen von Fischen direkt beim Abstieg (Anwendung unterschiedlicher Erfassungsmethoden) ableiten Die ökologische Durchgängigkeit muss sowohl für aufwandernde als auch für abwandernde Fische hergestellt werden, um die Ziele des Wasserhaushaltsgesetzes zu erreichen. An Standorten mit mehreren Querbauwerken teilt sich der Fluss in der Regel in mehrere Abflussarme auf, die theoretisch zur Abwanderung genutzt werden können. Hier müssen Korridore geschaffen werden, über die Fische schadlos abwärts gelangen. Um diese effizient planen und umsetzen zu können, sind Kenntnisse darüber notwendig, welche Abwanderwege die Fische wählen und wie sie sich beim Abstieg verhalten. Fische, die im Fluss abwärts wandern, müssen Querbauwerke überwinden. Wir finden heraus, welche Wege sie an diesen Wehr- und Kraftwerksstandorten nutzen, um sie dort effektiv schützen und stromab leiten zu können.

Teilvorhaben: FHW Neukölln (Umsetzung)

Das Projekt "Teilvorhaben: FHW Neukölln (Umsetzung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fernheizwerk Neukölln Aktiengesellschaft durchgeführt. Großwärmepumpen (GWP) in Fernwärmenetzen haben das Potenzial, treibhausgasfreie Wärme in Ballungsräumen kostengünstig bereitzustellen. Das geplante Verbundvorhaben soll die wissenschaftlichen Grundlagen legen, um dieses Potenzial für das deutsche Energiesystem ausschöpfen zu können. 2020 sind in Deutschland noch keine GWP in Betrieb. Zentrales Ziel der Forschungsarbeiten ist daher die Beantwortung technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Fragestellungen hinsichtlich der Integration von GWP in deutsche Fernwärmenetze. Es ist dabei geplant unter anderem Teillastverhalten, Regelung, Einsatzdauern sowie Wege zur Treibhausgasneutralität im realen Betrieb zu untersuchen. Als Voraussetzung für eine breite Marktdurchdringung durch GWP soll ein Ausblick zu einer möglichen Anpassung des geltenden Rechtsrahmens die vorhergehenden Untersuchungen ergänzen. Um die Projektziele zu erreichen, werden an fünf bestehenden Fernwärmeerzeugungsstandorten GWP mit einer thermischen Leistung zwischen 1,12 bis 22 MW installiert. In einem dreijährigen Forschungs- und Entwicklungsbetrieb sollen im nächsten Schritt zeitlich hoch aufgelöste Realdaten erfasst werden. Diese werden mit Hilfe von Energiesystemmodellen und -analysen wissenschaftlich ausgewertet. Eine abschließende Übertragung der Ergebnisse auf Deutschland soll zeigen, wie GWP in Fernwärmenetzen am besten zur Sektorkopplung und Treibhausgasreduktion beitragen können. Das Verbundvorhaben soll die Fernwärmebranche und den Gesetzgeber darin unterstützen, das Potenzial von GWP für systemdienliche, treibhausgasfreie Fernwärme in Deutschland auszuschöpfen. Da am Kraftwerksstandort des FHW Neukölln weitere potenzielle Wärmequellen (Flusswasserwärme, Geothermie) zur Verfügung stehen, ist dieses Projekt als Startpunkt verstärkter Bemühungen zur Integration weiterer Großwärmepumpen anzusehen, welches die Dekarbonisierung der Fernwärmeerzeugung vorantreiben kann.

Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung

Das Projekt "Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamische Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Pilotanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Pilotinstallation tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben: Planung, Bau und Betrieb einer GWP-Versuchsanlage

Das Projekt "Teilvorhaben: Planung, Bau und Betrieb einer GWP-Versuchsanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG durchgeführt. Im Verbundvorhaben FernWP werden Großwärmepumpen (GWP) zur Fernwärmeerzeugung entwickelt, denen als Wärmequelle Oberflächengewässer dienen. Es werden thermodynamische Zyklen, Verschaltungen und Komponenten untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der Ergebnisse erfolgt die Skalierung einer Laboranlage in eine großtechnische Versuchsanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt, optimiert und bzgl. ihrer Marktintegration aus Systemperspektive untersucht. Messdaten und Analyseergebnisse tragen zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei. Sie bilden die Grundlage für eine Potenzialanalyse für Prozesswärme-GWP. Ferner werden an Kraftwerksstandorten Niedertemperaturwärmequellen sowie die hiesigen Netzcharakteristika erfasst. Eine Austauschplattform dient dem Wissentransfer. Zur Sicherstellung der wirtschaftlichen Verwertung werden Verbesserungsmöglichkeiten der ökonomischen Rahmenbedingungen analysiert.

Teilvorhaben: Test, Optimierung und Integration von neuen WP-Lösungen für Fernwärme- & Prozessanwendungen

Das Projekt "Teilvorhaben: Test, Optimierung und Integration von neuen WP-Lösungen für Fernwärme- & Prozessanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johnson Controls Systems & Service GmbH - Niederlassung Mannheim durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamische Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Pilotanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Pilotinstallation tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben: Demonstrator hybride Seewasserwärmepumpe

Das Projekt "Teilvorhaben: Demonstrator hybride Seewasserwärmepumpe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HKW Heizkraftwerksgesellschaft Cottbus mbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamischer Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Versuchsanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Versuchsanlage tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben: Wissenschaftliche Unterstützung und Transfer

Das Projekt "Teilvorhaben: Wissenschaftliche Unterstützung und Transfer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AGFW-Projektgesellschaft für Rationalisierung, Information und Standardisierung mbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamischer Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Pilotanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Pilotinstallation tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben Wärmeübertrager für Hochtemperaturwärmepumpen

Das Projekt "Teilvorhaben Wärmeübertrager für Hochtemperaturwärmepumpen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GESMEX Exchangers GmbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamischer Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Pilotanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Pilotinstallation tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben: Industrielle Zell- und Modulentwicklung

Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Zell- und Modulentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AZUR SPACE Solar Power GmbH durchgeführt. Das Vorhaben strebt die Entwicklung und Optimierung von zuverlässigen, kosteneffektiven und hocheffizienten CPV-Modulen an, sodass die Stromgestehungskosten in sonnenreichen Regionen soweit gesenkt werden können, dass sie konkurrenzfähig zu allen anderen PV-Technologien werden. Die Voraussetzungen dafür sind eine neue CPV Fünffach-Solarzelle mit optimierter Effizienz auf die Arbeitsbedingungen und das AZUR CPV Modulkonzept nach dem Baukastenprinzip, die im Rahmen von den Vorprojekten 'QuintUMM' (FKZ 0324152) und 'CPVMod' (FKZ 0324140A) entwickelt wurden. Der Schwerpunkt dieses Vorhabens liegt in der Optimierung und präzisen Abstimmung des Solarzellen- und des Modul-Designs inklusive des optischen Strahlenganges. Mit dem generierten Know-how und den gesammelten Daten werden Datensätze zusammengestellt und entsprechende neue Berechnungsmodelle aufgestellt, mit denen zukünftig Energieertrags-Prognosen für CPV-Projekte ermöglicht werden, so wie es für andere PV-Technologien schon vorhanden ist. Dies ist ein strategisch wichtiger Schritt, um die Wettbewerbsfähigkeit der CPV-Technologie deutlich zu stärken, indem zuverlässige Ertragsprognosen eine erhöhte Planungssicherheit schaffen. Zusammenfassend soll so eine CPV-Modultechnologie mit einem Wirkungsgrad von 34% (CSTC-Rating) und mindestens 32% (CSOC-Rating) realisiert und in Feldtests evaluiert werden. Mit den gewonnenen Daten wird zudem eine Berechnungsmethode entwickelt, mit welcher die Modulperformance für dedizierte Standorte berechnet werden kann, und somit belastbare Energieertragsprognosen ermöglicht. Abschließend wird eine Möglichkeit geschaffen die Zellparameter bzw. die Module gezielt an die Gegebenheiten (Sonnenspektrum & Außentemperaturen) der potentiellen Kraftwerks-Standorte anzupassen.

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