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Teilprojekt: EnerSys

Das Projekt "Teilprojekt: EnerSys" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen durchgeführt. Die zunehmende Volatilität des Stromnetzes durch eine Vielzahl dezentraler Einspeiser verlangt nach neuen technischen Ansätzen, um lokal und auf kurzen Zeitskalen Leistungsfluktuationen zu glätten und die Netzstabilität zu gewährleisten. Schwungmassenspeicher eignen sich hier ideal aufgrund kurzer Reaktionszeit, hoher Zyklenfestigkeit sowie geringen leistungsspezifischen Kosten. Ziel ist daher die Herstellung von Technologiedemonstratoren mit einer Leistung von größer als 250 kW und deren Erprobung. Kerntechnologie sind wie bei einem BMWi geförderten Vorläuferprojekt im Bereich der USV berührungslose, verschleißfreie Levitationslager auf Basis passiver Magnetlager. Die Forschungsziele des IMAB sind elektromagnetische Dämpfer für den sicheren Betrieb der Lager und neuartige Energiewandler mit hocheffizientem Umrichter, die eine hohe Ausnutzung der gespeicherten kinetischen Energie erlauben. Die Arbeitsschwerpunkte des IMAB der TU-Braunschweig liegen auf den folgenden Themenfeldern: Lagerauslegung. Rotordynamik und Dämpfung, Rotorkonstruktion, Energiewandlung, Leistungselektronik, Systemregelung.

Energiespeicher: Hochintegrierter Schwungmassenspeicher in Außenläuferbauform

Das Projekt "Energiespeicher: Hochintegrierter Schwungmassenspeicher in Außenläuferbauform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von compoScience GmbH durchgeführt. Der Einsatz elektrischer Energiespeicher im Stromnetz gewinnt vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen und dem gesellschaftlichen Ziel der Reduzierung des CO2 Ausstoßes an großer Bedeutung. Zum einen liefern die meisten regenerativen Energiequellen keine konstante Leistung, so dass um eine konstante Versorgung sicherzustellen Energie zwischengespeichert werden muss. Zum anderen führt die damit einhergehende, lauter werdende Forderung nach einer Erhöhung der Effizienz von Maschinen und Anlagen zu der Notwendigkeit durch Rekuperation Bremsenergie zurückzugewinnen und zwischen zu speichern. Schwungmassenspeicher speichern Energie in der Rotationsbewegung einer Schwungmasse und zeichnen sich gegenüber chemischen Energiespeichern besonders durch die hohe Leistungsdichte, die von der Zyklenzahl unabhängige Lebensdauer und den Verzicht auf giftige Chemikalien aus. Durch den erreichten Entwicklungsstand von Materialien wie Faserkunststoffverbunden und Technologien wie hybriden Magnetlagern kann das Konzept des konventionellen Schwungmassenspeichers zum neuartigen, hochintegrierten Außenläuferkonzept weiterentwickelt werden. Dies ermöglicht es, die bei herkömmlichen Konzepten einzeln ausgeführten Komponenten des Systems direkt in die Schwungmasse zu integrieren, wodurch die Energie- und Leistungsdichte steigen, gleichzeitig der Materialbedarf des Systems sinkt. Die Entwicklung eines solch komplexen Systems, das konkurrenzfähig zu chemischen Energiespeichern ist, ist nur über einen ganzheitlichen, modellgestützten Ansatz in einem interdisziplinär besetzten Konsortium möglich, das Spezialisten der verschiedenen zum Einsatz kommenden Technologien einbindet. Das Vorgehen dieses Forschungsprojektes gliedert sich übergeordnet in zwei globale, aufeinander folgende Phasen. Zunächst wird ein Technologieträger eines Schwungmassenspeichers aufgebaut, dessen Komponenten dem aktuellen Stand der Technik entsprechen. Durch dessen experimentelle Untersuchung werden Potentiale zur Weiterentwicklung des Systems hinsichtlich der energetischen Effizienz, der Leistungsdichte, des Materialeinsatzes und der Produktionskosten identifiziert. Im zweiten Schritt wird die Technologie Schwungmassenspeicher an Hand der identifizierten Potentiale weiterentwickelt und es wird ein zweiter Prototyp aufgebaut. Basierend auf einem Benchmark der beiden Prototypen wird der Erfolg des Forschungsprojektes bewertet. Durch eine vom Konsortium neu gegründete Firma soll im Anschluss an das Forschungsprojekt die zügige Markteinführung der entwickelten Technologie forciert werden.

Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einsatz aktiver Magnetlager zur Erhoehung der Sicherheit in Kernkraftwerken

Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einsatz aktiver Magnetlager zur Erhoehung der Sicherheit in Kernkraftwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Magnetlager zeichnen sich durch eine Reihe von Eigenschaften aus, die fuer den Einsatz von sicherheitsrelevanten Antrieben interessant sind. Von besonderem Vorteil sind dabei die Verschleissfreiheit und die durch den Wegfall der Schmierstoffe enorme Reduzierung der Brandmassen in kerntechnischen Anlagen. Ausgangspunkt fuer das Vorhaben sind die Arbeiten im Projekt 15NU954, in deren Ergebnis ein Grossversuchsstand zum Test magnetgelagerter Antriebe aufgebaut und in Betrieb genommen wurde. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Verifikation eines geeigneten Simulationssystems fuer magnetgelagerte Maschinen, insbesondere zur Untersuchung auftretender Belastungen und zur Auslegung geeigneter Regelungskonzepte, einschliesslich deren Test. Die Modelle werden durch experimentelle Belastungssimulation am FLP 500 verifiziert. Die Modellberechnungen dienen zur Ermittlung von Randbedingungen und Auswirkungen und damit zur Vorbereitung von Experimenten. Die Basis fuer die Experimente bildet dabei eine Analyse der Belastungen fuer charakteristische Stoerfaelle.

Teilprojekt: ENERSPIN

Das Projekt "Teilprojekt: ENERSPIN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Babcock Noell GmbH durchgeführt. Die zunehmende Volatilität des Stromnetzes durch eine VielzahI verschiedener Einspeiser, v.a. aus Wind- und Solarenergie, verlangt nach neuen technischen Ansätzen, um lokal und auf kurzen Zeitskalen von einigen Sekunden Fluktuationen zu glätten und die Netzstabilität zu gewährleisten. Schwungmassenspeicher eignen sich hier ideal aufgrund kurzer Reaktionszeit, hoher Zyklenfestigkeit sowie geringer leistungsspezifischer Kosten. ZieI des Vorhabens ist daher die Herstellung zweier Technologiedemonstratoren mit einer Leistung von größer als 250 kW, Drehzahlen von über 18000 1/min und einer Kapazität von 3-5 kWh und deren Erprobung. Kerntechnologie sind wie bei einem BMWi geförderten Vorläuferprojekt im Bereich der USV berührungslose, verschleißfreie Levitationslager auf Basis passiver Magnetlager. Um aus diesem Vorhaben ein wirtschaftliches, zuverlässiges und energieeffizientes Produkt ableiten zu können, besteht neben der Systemintegration und - erprobung zunächst erheblicher FUE-Bedarf im Bereich der Komponenten: Optimierte Gestaltung von Lager und Schwungmasse und deren Fertigungsverfahren, um teures Faserverbundmaterial und Gewicht einzusparen, Synchronmotoren hohen Wirkungsgrades, die eine maximale Ausnutzung des Energieinhaltes erlauben, neuartige elektrodynamische Dämpfer zur Stabilisierung des Rotors und minimierter Eigenenergieverbrauch und Wartungsbedarf durch innovative Vakuum- und Kryokühlungs-Konzeption. Parallel werden Aspekte der Betriebssicherheit und Marktpotentiale untersucht.

Teilprojekt: ENERComp

Das Projekt "Teilprojekt: ENERComp" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. In zukünftigen, stärker dezentral organisierten Netzen gibt es viele Energieerzeuger, die über Wechselrichter einspeisen. Damit wird aus dem Netz Schwungmasse herausgenommen, die bisher Wirkleistungsgradienten reduziert und die Zeit zum Ausregeln der Wirkleistungsbilanz vergrößert hat. Aufgabe des Schwungmassenspeichers ist es daher, lokal Leistungsfluktuationen und Leistungsgradienten im Netz zu reduzieren. Die Projektpartner wollen gemeinsam einen ersten Technologie Demonstrator für Schwungmassenspeicher mit einem passiven Magnetlager entwickeln. Referenzanwendung für diese Entwicklung ist hier der Einsatz als Energiespeicher in Kombination mit regenerativen Energieerzeugern, um Abweichungen zu kompensieren. Die hier geplanten Forschungsarbeiten nutzen die Ergebnisse eines BMWi geförderten Vorläuferprojektes im Bereich der USV. Für den hier angestrebten Einsatz sind weitere Arbeiten und Innovationen sowohl in der Komponentenentwicklung, als auch in der Systemintegration notwendig. Um die Tauglichkeit der Technologie zu demonstrieren, werden testfähige Demonstratoren gebaut, wobei mit einem Demonstrator auch die erforderlichen Sicherheitsnachweise erbracht werden sollen. - Rechnergestützte Auslegung und Optimierung der rotierenden Teilstrukturen - Herstellung der Vorrichtungen mit anschließender Herstellung der Teilstrukturen - Durchgehende Qualitätskontrolle mit anschließender Qualitätssicherung - Montage der Rotorkomponenten.

Anwendung aktiver Magnetlager fuer sicherheitsrelevante Antriebe

Das Projekt "Anwendung aktiver Magnetlager fuer sicherheitsrelevante Antriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, den bei ABB und S2M entwickelten magnetgelagerten Fanglagerpruefstand FLP 500 an die Hochschule Zittau/Goerlitz zu ueberfuehren und ihn nach Durchfuehrung von Funktionspruefungen und den erforderlichen Rekonstruktionen wieder in Betrieb zu setzen. Dabei sind die elektrischen, elektronischen und mechanischen Anlagenteile zu ueberpruefen und der Versuchsstand fuer zukuenftige Forschungsaufgaben vorzubereiten. Einzelzielsetzungen: ABB/HRB bis 1991; - Erarbeitung von Konzepten zur Regelung aktiver Magnetlager und zur Diagnose wichtiger Komponenten. Zwischenergebnisse: - Wiederinbetriebnahme und Funktionsnachweis im Drehzahlbereich 0 - 7200 U/min; - Realisierung einer modernen, rechnergestuetzten, automatischen Betriebsfuehrung; - Aufnahme von Kenngroessen und Kennfunktionen der Versuchsanlage; - Entwicklung und Verifikation dynamischer Modelle fuer magnetgelagerte Maschinen (Simulationswerkzeug MLDyn).

SEE-Flywheel-Ausfallsichere Magnetlager für Flywheels hoher Speicherleistung und Energietransfer-Rate

Das Projekt "SEE-Flywheel-Ausfallsichere Magnetlager für Flywheels hoher Speicherleistung und Energietransfer-Rate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Mechanik und Mechatronik (E325) durchgeführt. Zur Vermeidung eines Flywheel-Rotorabsturzes mit hohen Folgekosten bzw. Gefährdung des Umfeldes soll ein ausfallsicheres Magnetlagersystem entwickelt werden. Schwerpunkte sind: Die Entwicklung eines speziellen Hybridlagers, einer Motor-Generator-Ausführung samt Ansteuerung mit minimalen Lagerstörkräften, Einsatz der Statorwicklungen als zusätzliche Lagerung und autarke Backup-Versorgung der aktiven Sicherheits-Magnetlagersysteme.

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