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Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Labor Mess- und Regelungstechnik durchgeführt. Die Einbindung von Mini- und Mikro-BHKW in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) bietet vielfältige wirtschaftliche, Smart-Grids- und Klimaschutzpotentiale zur Unterstützung der 'Wärmewende'. Eine Einbindung solcher Anlagen ist bisher jedoch mit zumeist hohen Kosten verbunden, weshalb i.d.R. nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (größer als 500 kWel) umgesetzt werden. Im Rahmen des Projekts mikroVKK wurde deshalb das Ziel verfolgt zu demonstriert und nachzuweisen, dass auch BHKW-Anlagen unter 100 kWel in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) wirtschaftlich einzubinden sind. GridSystronic Energy (GSE) hat hierfür ein spezielles VKK-System (gs.system) entwickelt, welches im Rahmen des Projekts unter realen Bedingungen erprobt, weiterentwickelt und möglichst zur Marktreife gebracht wurde. Durch die Konfiguration des Systems - d.h. einfache Steuerboxen (gs.box) werden als Gateway für die Kommunikation vor Ort zur Anlagen- und Zähleranbindung verbaut, wohingegen die Berechnungen, Simulationen und Optimierung der Steuersignale auf dem zentralen gs.server erfolgt - lässt sich eine kostengünstige und skalierbare Lösung darstellen. Zusammen mit zehn Stadtwerken als Praxispartner wurden unterschiedliche BHKW- Standorte identifiziert und auf deren technische Eignung und die Umsetzbarkeit neuer Geschäftsmodelle auf Basis einer intelligenten Steuerung analysiert. Für ausgewählte Objekte, wie z.B. Schulen, Wärmenetze, Mehrfamiliengebäude, wurde durch GSE eine Anbindung der für die Regelung notwendigen Geräte und Zähler realisiert. Regelwerke, wie z.B. 'Lastprofil folgen', als Basis für neue Geschäftsmodelle wurden mit den Praxispartnern abgestimmt und entwickelt. Anhand der Erkenntnisse zu den Effekten der intelligenten Steuerung (z.B. Nutzung von möglichen Flexibilitäten, Stabilität des Systems, Verschiebung der Betriebszeiten, Änderung der Lieferquoten etc.) wurden neue Geschäftsmodelle detailliert analysiert und mit den Praxispartnern prototypisch umgesetzt. Die Evaluation zu den Smart-Grids-Potenzialen (Flexibilität, netzdienliche Einspeisung etc.) sowie die Potenziale zur Unterstützung des Klimaschutzes (CO2-Minderung) erfolgte anhand von gemessenen und simulierten Werten. Während der Projektlaufzeit konnte die technische Anbindbarkeit von BHKW-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 100 kWel demonstriert werden. Die Vorarbeiten für die Erarbeitung einer standardisierten und kostengünstigen Anbindungslösung war jedoch sehr viel zeitintensiver als ursprünglich geplant, weshalb die Anlagen verspätet oder z.T. gar nicht angebunden werden konnten. Wegen der geringen Datenbasis konnten die grundsätzlichen wirtschaftlichen Potenziale einer VKK Steuerung deshalb nur auf theoretischer Basis nachgewiesen werden. Die Anbindungs- und Integrationskosten hängen stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, weshalb es hierfür keine pauschale Aussage getroffen werden kann. (Text gekürzt)

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schäffler sinnogy durchgeführt. Die Einbindung von Mini- und Mikro-BHKW in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) bietet vielfältige wirtschaftliche, Smart-Grids- und Klimaschutzpotentiale zur Unterstützung der 'Wärmewende'. Eine Einbindung solcher Anlagen ist bisher jedoch mit zumeist hohen Kosten verbunden, weshalb i.d.R. nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (größer als 500 kWel) umgesetzt werden. Im Rahmen des Projekts mikroVKK wurde deshalb das Ziel verfolgt zu demonstriert und nachzuweisen, dass auch BHKW-Anlagen unter 100 kWel in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) wirtschaftlich einzubinden sind. GridSystronic Energy (GSE) hat hierfür ein spezielles VKK-System (gs.system) entwickelt, welches im Rahmen des Projekts unter realen Bedingungen erprobt, weiterentwickelt und möglichst zur Marktreife gebracht wurde. Durch die Konfiguration des Systems - d.h. einfache Steuerboxen (gs.box) werden als Gateway für die Kommunikation vor Ort zur Anlagen- und Zähleranbindung verbaut, wohingegen die Berechnungen, Simulationen und Optimierung der Steuersignale auf dem zentralen gs.server erfolgt - lässt sich eine kostengünstige und skalierbare Lösung darstellen. Zusammen mit zehn Stadtwerken als Praxispartner wurden unterschiedliche BHKW- Standorte identifiziert und auf deren technische Eignung und die Umsetzbarkeit neuer Geschäftsmodelle auf Basis einer intelligenten Steuerung analysiert. Für ausgewählte Objekte, wie z.B. Schulen, Wärmenetze, Mehrfamiliengebäude, wurde durch GSE eine Anbindung der für die Regelung notwendigen Geräte und Zähler realisiert. Regelwerke, wie z.B. 'Lastprofil folgen', als Basis für neue Geschäftsmodelle wurden mit den Praxispartnern abgestimmt und entwickelt. Anhand der Erkenntnisse zu den Effekten der intelligenten Steuerung (z.B. Nutzung von möglichen Flexibilitäten, Stabilität des Systems, Verschiebung der Betriebszeiten, Änderung der Lieferquoten etc.) wurden neue Geschäftsmodelle detailliert analysiert und mit den Praxispartnern prototypisch umgesetzt. Die Evaluation zu den Smart-Grids-Potenzialen (Flexibilität, netzdienliche Einspeisung etc.) sowie die Potenziale zur Unterstützung des Klimaschutzes (CO2-Minderung) erfolgte anhand von gemessenen und simulierten Werten. Während der Projektlaufzeit konnte die technische Anbindbarkeit von BHKW-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 100 kWel demonstriert werden. Die Vorarbeiten für die Erarbeitung einer standardisierten und kostengünstigen Anbindungslösung war jedoch sehr viel zeitintensiver als ursprünglich geplant, weshalb die Anlagen verspätet oder z.T. gar nicht angebunden werden konnten. Wegen der geringen Datenbasis konnten die grundsätzlichen wirtschaftlichen Potenziale einer VKK Steuerung deshalb nur auf theoretischer Basis nachgewiesen werden. Die Anbindungs- und Integrationskosten hängen stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, weshalb es hierfür keine pauschale Aussage getroffen werden kann. (Text gekürzt)

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GridSystronic Energy GmbH durchgeführt. Die Einbindung von Mini- und Mikro-BHKW in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) bietet vielfältige wirtschaftliche, Smart-Grids- und Klimaschutzpotentiale zur Unterstützung der 'Wärmewende'. Eine Einbindung solcher Anlagen ist bisher jedoch mit zumeist hohen Kosten verbunden, weshalb i.d.R. nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (größer als 500 kWel) umgesetzt werden. Im Rahmen des Projekts mikroVKK wurde deshalb das Ziel verfolgt zu demonstriert und nachzuweisen, dass auch BHKW-Anlagen unter 100 kWel in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) wirtschaftlich einzubinden sind. GridSystronic Energy (GSE) hat hierfür ein spezielles VKK-System (gs.system) entwickelt, welches im Rahmen des Projekts unter realen Bedingungen erprobt, weiterentwickelt und möglichst zur Marktreife gebracht wurde. Durch die Konfiguration des Systems - d.h. einfache Steuerboxen (gs.box) werden als Gateway für die Kommunikation vor Ort zur Anlagen- und Zähleranbindung verbaut, wohingegen die Berechnungen, Simulationen und Optimierung der Steuersignale auf dem zentralen gs.server erfolgt - lässt sich eine kostengünstige und skalierbare Lösung darstellen. Zusammen mit zehn Stadtwerken als Praxispartner wurden unterschiedliche BHKW- Standorte identifiziert und auf deren technische Eignung und die Umsetzbarkeit neuer Geschäftsmodelle auf Basis einer intelligenten Steuerung analysiert. Für ausgewählte Objekte, wie z.B. Schulen, Wärmenetze, Mehrfamiliengebäude, wurde durch GSE eine Anbindung der für die Regelung notwendigen Geräte und Zähler realisiert. Regelwerke, wie z.B. 'Lastprofil folgen', als Basis für neue Geschäftsmodelle wurden mit den Praxispartnern abgestimmt und entwickelt. Anhand der Erkenntnisse zu den Effekten der intelligenten Steuerung (z.B. Nutzung von möglichen Flexibilitäten, Stabilität des Systems, Verschiebung der Betriebszeiten, Änderung der Lieferquoten etc.) wurden neue Geschäftsmodelle detailliert analysiert und mit den Praxispartnern prototypisch umgesetzt. Die Evaluation zu den Smart-Grids-Potenzialen (Flexibilität, netzdienliche Einspeisung etc.) sowie die Potenziale zur Unterstützung des Klimaschutzes (CO2-Minderung) erfolgte anhand von gemessenen und simulierten Werten. Während der Projektlaufzeit konnte die technische Anbindbarkeit von BHKW-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 100 kWel demonstriert werden. Die Vorarbeiten für die Erarbeitung einer standardisierten und kostengünstigen Anbindungslösung war jedoch sehr viel zeitintensiver als ursprünglich geplant, weshalb die Anlagen verspätet oder z.T. gar nicht angebunden werden konnten. Wegen der geringen Datenbasis konnten die grundsätzlichen wirtschaftlichen Potenziale einer VKK Steuerung deshalb nur auf theoretischer Basis nachgewiesen werden. Die Anbindungs- und Integrationskosten hängen stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, weshalb es hierfür keine pauschale Aussage getroffen werden kann. (Text gekürzt)

TIMES-HEAT

Das Projekt "TIMES-HEAT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion durchgeführt. Das Projekt TIMES-HEAT ist eine Zusammenarbeit zwischen dem IIP und dem Europäischen Institut für Energieforschung im Bereich modellgestützte Energiesystemanalyse des deutschen Energiesystems mit besonderem Fokus auf den Wärmemarkt und Potenzialen für Mikro-KWK im Wohnsektor. Dafür müssen die Wechselwirkungen zwischen dezentraler objektbezogener Wärmeversorgung (Kessel, Klein-BHKW) und zentraler, leitungsgebundener Wärmeversorgung ebenso in Betracht gezogen werden wie die zeitliche und räumliche Verteilung des Wärmebedarfs sowie der Wärmeerzeugung. Dazu wird Deutschland in mehrere Subregionen unterteilt, der Gebäudebestand analysiert, klassifiziert und fortgeschrieben und die Abhängigkeit der Investitionsentscheidung bei Wärmeversorgungssystemen von der vorhandenen internen und externen Infrastruktur untersucht und abgebildet. Technologien an der Schnittstelle von Wärme- und Strommärkten wie KWK und Wärmepumpen haben einen besonderen Stellenwert im Modell. Das Optimierungsmodell wird in der TIMES-Umgebung entwickelt, die vom ETSAP -Konsortium der IEA herausgegeben wird, was beiden Projektpartnern zusätzlich die Möglichkeit bietet, die Kenntnisse im Umgang mit dieser Software zu vertiefen.

Mikro-KWK Feldversuch

Das Projekt "Mikro-KWK Feldversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik durchgeführt. Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK) Anlagen erzeugen gleichzeitig Wärme und Strom. Ein kleiner Verbrennungs- oder Stirlingmotor erzeugt Strom der bevorzugt zur Eigenbedarfsdeckung verwendet wird. Überschüssiger Strom wird in das öffentliche Netz eingespeist. Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken kann bei dezentralen KWK Systemen die Abwärme für die Heizung oder zur Warmwasserbereitung verwendet werden. Mit Hilfe eines intelligenten Wärmemanagements kann zudem die Stromproduktion dem aktuellen Stromverbrauch angepasst werden. Der Feldversuch umfasst insgesamt 12 KWK-Anlagen verschiedener Größe und Technologie sowie von unterschiedlichen Herstellern. Die aufgezeichneten Daten werden im Feldversuch vor Ort gesammelt, weiterverarbeitet und an den Lehrstuhl zur Datenauswertung weitergeleitet.

Stickoxid-Reduzierung bei Mini-BHKW-Motoren

Das Projekt "Stickoxid-Reduzierung bei Mini-BHKW-Motoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung, Institut für Angewandte Forschung durchgeführt. Vorhabenziel: Blockheizkraftwerke (Kraft-Wärme-Kopplung) sind die effizienteste Art, mit Kraftstoffenergie umzugehen und einen sehr hohen Wirkungsgrad der Gesamtanlage zu erreichen. Bislang werden BHKWs vor allem in größeren Anlagen eingesetzt. Für den privaten Nutzer bieten sich kleine Anlagen (Mini-BHKWs) an, die die herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen von größeren Einfamilien- oder Zweifamilienhäusern ersetzen und gleichzeitig Strom bereitstellen. Der Gesetzgeber unterstützt die Anschaffung von Mini-BHKW-Anlagen statt konventioneller Hausheizungen, indem er sie im Rahmen des Impulsprogramms 'Mini-KWK-Anlagen' des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit subventioniert. In dem geplanten Forschungsprojekt soll untersucht werden, mit welchen Methoden die Stickoxidemissionen eines Mini-BHKW deutlich reduziert werden können. Arbeitsplanung: Der Arbeitsplan ist in 9 Arbeitspakete aufgegliedert. Vier Meilensteine sind definiert. Ein Gantt-Chart und ein Netzplan sind erstellt.

Vom Labor in die Demonstration: KWK-Modellversuch zur CO2-Reduktion in der InnovationCity

Das Projekt "Vom Labor in die Demonstration: KWK-Modellversuch zur CO2-Reduktion in der InnovationCity" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. durchgeführt. Über die etablierte Brennwerttechnik hinausgehend werden 100 innovative Gasheizungen in Bestandsgebäuden installiert, die Strom- und Wärmeerzeugung verbinden, was als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet wird. Durch diese Kopplung haben die Anlagen einen besonders hohen Wirkungsgrad, so dass Brennstoff und damit auch CO2 eingespart wird. Wesentlicher Untersuchungsaspekt des Projekts sind die Anwendungspotenziale der verschiedenen Technologien oder Kombinationen von Technologien und Dienstleistungen im Gesamtsystem 'Nutzer/Gebäude/Anlagentechnik' mit einer Einbindung regenerativer Energien und einer Bewertung von neuen Wärmenutzungs- und Speichertechnologien. Mit Abschluss der Laboruntersuchungen werden Handlungsempfehlungen ausgesprochen, die im nächsten Schritt im Feld- bzw. Praxistest flankiert werden. Im Feldtest werden 100 Gebäude in Bottrop mit hochmodernen Mikro-KWK-Anlagen ausgestattet und die Anlagen unter wissenschaftlicher Begleitung über mindestens zwei Heizperioden betrieben und getestet. Dafür werden geeignete Gebäude im Bereich von Ein- und Zweifamilienhäusern und kleineren Mehrfamilienhäusern gesucht.

Demonstration der Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und der Smart Grid-Potentiale von Virtuellen Kraftwerken mit Mikro- und Mini-BHKW (mikroVKK)

Das Projekt "Demonstration der Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und der Smart Grid-Potentiale von Virtuellen Kraftwerken mit Mikro- und Mini-BHKW (mikroVKK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg, Institut für Energiesystemtechnik durchgeführt. Das Land Baden-Württemberg fördert ein Demonstrationsprojekt, mit dem die Wirtschaftlichkeit und das Smart-Grids-Potential von virtuellen Kraftwerken mit vernetzen Mikro- und Mini-Blockheizkraftwerken (BHKW) nachgewiesen werden soll. Im Rahmen des Projekts mikroVKK soll demonstriert und nachgewiesen werden, dass auch BHKW-Anlagen unter kleiner als 100 kW in ein VKK wirtschaftlich integriert und durch eine Kombination von verschiedenen marktlichen und netzdienlichen Geschäftsmodellen und Betriebsführungsstrategien wirtschaftlich betrieben werden können. Die Ergebnisse helfen, das hohe Smart Grids- und Klimaschutzpotential insbesondere in der Wohnungswirtschaft und im Gewerbe zu erschließen. Mit diesem Beitrag werden auch die Ausbauziele der Landesregierung im KWK-Bereich unterstützt.

Fuel Flexible, Air-regulated, Modular, Electrically Integrated SOFC System (FLAME-SOFC)

Das Projekt "Fuel Flexible, Air-regulated, Modular, Electrically Integrated SOFC System (FLAME-SOFC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDI/VDE Innovation + Technik GmbH durchgeführt. Objective: The overall objective of the FlameSOFC project is the development of an innovative SOFC-based micro-CHP system capable to operate with different fuels and fulfilling all technological and market requirements at a European level. The main focus concerning t he multi-fuel flexibility lies on different natural gas qualities and LPG, but also on liquid fuels (diesel like heating oil, industrial gas oil IGO and renewables like FAME). The target nominal net electrical output is 2 kWel (stack electrical output ca. 2,5 kW), which is expected to represent the future mainstream high volume mass market for micro-CHPs. An advanced planar, compact SOFC-stack will be developed and combined with an innovative, compact and robust fuel processor, which will be able to process many different fuels without catalytic components, thus enabling the potential for a long lifetime of greater than 30.000 h. A simple, highly integrated and reliable system design will result via the integration of advanced peripheral components like the advanced T hermal Partial Oxidation reformer (T-POX), the multi-purpose off-gas burner, the compact heat exchangers, the cool flame vaporizer and the soot trap. Advanced control strategies will assure an optimal integration in an electrical network environment. The o verall efficiency targets are greater than 35 percent net electrical efficiency and greater than 90 percent total CHP efficiency, which will result in 2 tons of annual CO2 reduction per unit (compared to the combination of a condensing boiler and European electricity mix). The SOFC fuel cell technology will be applied because it is less sensitive to impurities and variations in the fuel composition than other fuel cell systems and has a better cost reduction potential than other fuel cell types. The high temperature level of the SOFC tec hnology gives also a better integration potential in co- or tri-generation applications. The main target application is a micro CHP system for single or two-family residential homes with electrical grid connection.

Mini-Bio-KWK - Überführung eines Prototyps zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets in die Serienreife

Das Projekt "Mini-Bio-KWK - Überführung eines Prototyps zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets in die Serienreife" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Spanner Re2 (Renewable Energy Experts) GmbH durchgeführt. 1. VorhabenzielZiel des Projekts 'Mini-Bio-KWK' ist die Überführung eines Prototyps zur dezentralen Vergasung von Restholzpellets für die Bereitstellung von Strom und Wärme mit einer Leistung von 30 kWth/15 kWel in die Serienreife. Das Konzeptdieser Pilotanlage ist von dem seit dem Jahr 2008 nach dem Joos-Verfahren produzierten und vertriebenenHolzhackschnitzel-Festbettvergaser abgeleitet. Die wissenschaftlich-technischen Arbeitsziele des Projektes 'Mini-Bio-KWK' sind 1) die Übertragung der bisherigen Betriebserfahrung mit der Vergasung von Holzhackschnitzeln auf den Prototyp, 2) die verfahrenstechnische Anpassung und Optimierung des Prototyps hinsichtlich der veränderten Anforderungen der Restholzpellets sowie 3) die Konfektionierung biogener Reststoffe gemäß Einsatzstoffklasse 2 der BiomasseV nach den Vorgaben des Konversionsprozesses. Die geplante Vorgehensweise zum Erreichen des Vorhabenziels unterteilen sich in folgende Arbeitspakete: Inbetriebnahme der Anlage inkl. Installation der Messtechnik und Feststellung des Betriebsverhaltens der Anlage zu Projektbeginn. Datenrecherche zur Inventur relevanter Biomassen, zur Vergasung von Restbiomassen, zur Verbesserung der Gasqualität sowie zur Prozessmodellierung. Modellierung des Prototyps inkl. Einarbeitung verfahrenstechnischer Anpassung und Rückkopplung mit der Praxis. Anpassen des Brennstoffs an den Prozess. Apparative und verfahrenstechnische Anpassung der Prozessbedingungen. Bewertung der Maßnahmen. Wirtschaftlichkeitsanalyse. Berichtswesen.

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