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Erforschung und Konzeption von EnerKíte-Gesamtanlagen bis zur vorkommerziellen Reife und Systemintegration mittels daten-gesteuerter und automatisierter Prozesse, Teilvorhaben: Errichtung & Dauerbetrieb skalierbarer Höhenwindanlage: Integration in Planungstools & Genehmigungspraxis

Gesundheitsforum des Fachzentrums Klimawandel Hessen

Methode: Das Forum setzt sich interdisziplinär zusammen und deckt die Fachbereiche Biometeriologie, vektorübertragene Krankheiten, Veterinärmedizin und Infektiologie, Umwelthygiene sowie Pflege und Betreuung ab. Beteiligt sind Fachleute aus wissenschaftlichen Institutionen und Forschungseinrichtungen in Hessen. Weiter sind neben dem Deutschen Wetterdienst hessische Behörden aus dem Gesundheitswesen und der Betreuungs- und Pflegeaufsicht sowie dem Veterinärwesen vertreten. Ziel: Das Forum dient der Vernetzung und als Plattform des Informationsaustauschs und der Multiplikation über laufende Vorhaben und Forschungsaktivitäten der Mitglieder. Außerdem fungiert es initiierend und begleitend bei der Entwicklung und Durchführung von Projekten mit Bezug zu Klimawandel und Gesundheit im Rahmen des Forschungsprogramms INKLIM-A (Interdisziplinäre Forschung zu Klimawandel, Folgen und Anpassung in Hessen).

Netzdienliche Flexibilität (NetzFlex) von Großbatterien im Landkreis Haßberge

Zielsetzung: Der zügige Ausbau erneuerbarer Energien ist zentral für das Erreichen der Klimaziele. Auf lokaler Ebene führt die volatile Einspeisung aus Wind- und Photovoltaikanlagen jedoch zu erheblichen Herausforderungen für die Netzstabilität. Besonders Verteilnetze sind durch diese Entwicklung zunehmend belastet. Klassische Netzausbaumaßnahmen sind oft kostenintensiv und langfristig. Hier setzt das Projekt NetzFlex an: Es untersucht, wie Großbatteriespeicher als netzdienliche Flexibilitätsoption zur Sicherung des Netzbetriebs beitragen können. Im Fokus steht die modellbasierte Analyse zur optimalen Dimensionierung und Positionierung von Großbatterien im Verteilnetz. Dabei wird ein innovativer stochastischer Optimierungsansatz entwickelt, der Unsicherheiten in der Netzbelastung und in den Energiemärkten berücksichtigt. Ergänzend werden auch sektorübergreifende Flexibilitäten (Wärme, Mobilität) sowie Vermarktungspotenziale auf dem Strom- und Regelenergiemarkt einbezogen. Als Fallbeispiel dient der Landkreis Haßberge, der über ein breites Spektrum an erneuerbaren Erzeugern verfügt und ambitionierte Ziele für den EE-Ausbau verfolgt. Ziel ist es, auf Basis historischer Daten und Zukunftsszenarien praxisnahe Empfehlungen für die technische Auslegung und den wirtschaftlichen Betrieb von Großbatterien zu entwickeln. Ein zentrales Ergebnis ist ein frei verfügbares Open-Source-Modell, das die Replizierbarkeit der Ergebnisse über die Region hinaus ermöglicht. Das Projekt trägt wesentlich zur Integration erneuerbarer Energien bei. Durch den gezielten Einsatz von Batteriespeichern können Netzengpässe vermieden, CO2-Emissionen reduziert und die Abregelung von EE-Anlagen verringert werden. So wird nicht nur die Versorgungssicherheit erhöht, sondern auch eine nachhaltige, stabile und klimafreundliche Energieversorgung auf regionaler Ebene unterstützt.

Demonstration von Speicher- und Regelungs-Technologien der Windheizung 2.0, Teilvorhaben: Entwicklung der HW &SW für die spezifische Regelung der drei Speicherkonzepte für reale Objekte inkl. weiterer Entwicklung der Windheizung 2.0 Steuer SW

Das Projekt 'Windheizung 2.0: Demo' dient der Weiterentwicklung und Demonstration einer systemverträglichen Sektorenkopplung zwischen der zukünftig steigenden regenerativen Stromerzeugung und der Wärmeversorgung hoch gedämmter Gebäude. Im Vorhaben wird die gesamte Systemtechnik der Windheizung 2.0 weiterentwickelt, die Nutzer-Interaktion mit Technik und Regelung untersucht und die Nutzer-Akzeptanz des Systems erfasst. Hierzu werden 4 Gebäude mit je einer der 4 Windheizung 2.0-Speichertechnologien ausgestattet. - großer Warmwasserspeicher - Bauteilaktivierung Alt- und Neubauvariante - Hochtemperatur-Steinspeicher Im Rahmen der vorangegangenen Windheizung 2.0 Projekte wurden Simulationsmodelle für die Anlagentechnik- und Speichersysteme entwickelt, validiert und in die Software WUFI® Plus integriert. Hiermit werden im Planungsprozess die Demogebäude, deren Anlagentechnik- und Speichersysteme als Modelle abgebildet und mit den Ergebnissen die Fachplanung unterstützt. Im Arbeitsschwerpunkt Netzintegration werden die folgenden 4 wesentlichen Punkte bearbeitet: - Online-Fähigkeit Bereitstellung prognosebasierter Schaltempfehlungen - Marktdienlichkeit Schaltempfehlungen - Netzdienlichkeit Schaltempfehlungen - Energiewirtschaftliche und -politische Aspekte der Preisgestaltung für WH 2.0 Gebäude.

Demonstration von Speicher- und Regelungs-Technologien der Windheizung 2.0, Teilvorhaben: Verbundkoordination und Evaluierung der Demogebäude

Das Projekt 'Windheizung 2.0: Demo' dient der Weiterentwicklung und Demonstration einer systemverträglichen Sektorenkopplung zwischen der zukünftig steigenden regenerativen Stromerzeugung und der Wärmeversorgung hoch gedämmter Gebäude. Im Vorhaben wird die gesamte Systemtechnik der Windheizung 2.0 weiterentwickelt, die Nutzer-Interaktion mit Technik und Regelung untersucht und die Nutzer-Akzeptanz des Systems erfasst. Hierzu werden 4 Gebäude mit je einer der 4 Windheizung 2.0-Speichertechnologien ausgestattet. -großer Warmwasserspeicher -Bauteilaktivierung Alt- und Neubauvariante -Hochtemperatur-Steinspeicher Im Rahmen der vorangegangenen Windheizung 2.0 Projekte wurden Simulationsmodelle für die Anlagentechnik- und Speichersysteme entwickelt, validiert und in die Software WUFI® Plus integriert. Hiermit werden im Planungsprozess die Demogebäude, deren Anlagentechnik- und Speichersysteme als Modelle abgebildet und mit den Ergebnissen die Fachplanung unterstützt. Im Arbeitsschwerpunkt Netzintegration werden die folgenden 4 wesentlichen Punkte bearbeitet: -Online-Fähigkeit Bereitstellung prognosebasierter Schaltempfehlungen -Marktdienlichkeit Schaltempfehlungen -Netzdienlichkeit Schaltempfehlungen -Energiewirtschaftliche und -politische Aspekte der Preisgestaltung für WH 2.0 Gebäude

Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik, Unterstützung bei PV-Umrüstungsprogramm

Zur Gewährleistung der Netzsicherheit und Bewältigung der 50,2 Hz Problematik sieht die im Mai 2012 vom Bundeskabinett verabschiedete Systemstabilitätsverordnung die Umrüstung von ca. 350.000 PV-Bestandsanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 14 GW bis Ende 2014 vor. In diesem Rahmen wurde Ecofys von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern beauftragt den Umrüstungsablauf zu unterstützen. Gemeinsam mit den Übertragungsnetzbetreibern erstellte Ecofys mehrere Listen, welche als Grundlage für die Planung und das Monitoring für die Umrüstung der PV Bestandsanlagen fungierten. Ecofys fragte dazu auch die notwendigen Daten von Wechselrichterherstellern ab und unterzog alle Daten einer Plausibilitätsprüfung. Zusätzlich wurden die erstellten Listen während der gesamten Umrüstung gemäß der Systemstabilitätsverordnung bei Bedarf aktualisiert.

Regionaler zellularer Verbund von Versorgungseinheiten mit Netzregelaufgaben

Für einen stabilen Netzbetrieb muss das Angebot an elektrischer Leistung stets dem Verbrauch entsprechen. Dazu halten die Übertragungsnetzbetreiber Regelleistung zur Primär- und Sekundärregelung sowie Minutenreserve vor. Mit der Zunahme der Leistungseinheiten mit volatiler Netzeinspeisung aus erneuerbaren Energien, wie Windkraft und Photovoltaik, erhöht sich permanent der Bedarf an Regelleistung. Gleichzeitig wird die eingespeiste Leistung aus konventionellen Großkraftwerken und damit die zur Verfügung stehende Regelleistung abnehmen. Aktuelle Studien zeigen zudem, dass in der Primärregelung künftig signifikant kürzere Reaktionszeiten und höhere Leistungsänderungsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Die so entstehende Bedarfslücke kann künftig durch regionale zellulare Verbünde von Versorgungseinheiten abgedeckt werden. Sie sind gekennzeichnet durch eigene dezentrale Versorger-, Verbraucher- und Speicherkapazitäten , insbesondere Industriebetriebe mit eigenen Heizkraftwerken auf Basis von Gas, Biomasse oder Kohle mit Priorität der Wärmeversorgung, Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen sowie elektrische Batteriesysteme und thermische Speicher. Sie stellen nach außen einen Verbund mit positiver und negativer Regelreserve dar. Der Netzbetreiber kann die einzelnen Verbünde gestuft einsetzen und abrufen. Hierdurch entstehen zusätzliche Redundanzen, welche die Gesamtsystemstabilität erhöhen. Ziel des Vorhabens ist es zunächst, Lösungsansätze zu entwickeln, so dass regionale zellulare Verbünde von Versorgungseinheiten auch hochdynamische Netzregelaufgaben erfüllen können. Das komplexe Zusammenwirken von Energiebereitstellungs-, Nutzungs- und Speichereinheiten unterschiedlicher Energieformen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. Die Übernahme von Netzregelaufgaben muss ohne Abstriche bei Prozess- und Versorgungsstabilität, Betriebszuverlässigkeit und Anlagenlebensdauer erfolgen. Nur durch die Integration geeigneter Speicher, einer intelligenten Nutzung systeminhärenter Speicherkapazitäten sowie einer übergeordneten Steuerung und Überwachung des komplexen dezentralen Systems können die Anforderungen erfüllt werden. Als Entwicklungsplattform und Demonstrator soll das Technikum des Zentrum für Energietechnik (ZET) der TUD dienen. Es repräsentiert einen derartigen Verbund dezentraler Erzeuger- und Verbrauchereinheiten von Elektroenergie und Wärme mit Kopplung zum Strom- und Wärmenetz des lokalen Energieversorgers im Universitätscampus.

Demonstration von Speicher- und Regelungs-Technologien der Windheizung 2.0

Das Projekt 'Windheizung 2.0: Demo' dient der Weiterentwicklung und Demonstration einer systemverträglichen Sektorenkopplung zwischen der zukünftig steigenden regenerativen Stromerzeugung und der Wärmeversorgung hoch gedämmter Gebäude. Im Vorhaben wird die gesamte Systemtechnik der Windheizung 2.0 weiterentwickelt, die Nutzer-Interaktion mit Technik und Regelung untersucht und die Nutzer-Akzeptanz des Systems erfasst. Hierzu werden 4 Gebäude mit je einer der 4 Windheizung 2.0-Speichertechnologien ausgestattet. -großer Warmwasserspeicher -Bauteilaktivierung Alt- und Neubauvariante -Hochtemperatur-Steinspeicher Im Rahmen der vorangegangenen Windheizung 2.0 Projekte wurden Simulationsmodelle für die Anlagentechnik- und Speichersysteme entwickelt, validiert und in die Software WUFI® Plus integriert. Hiermit werden im Planungsprozess die Demogebäude, deren Anlagentechnik- und Speichersysteme als Modelle abgebildet und mit den Ergebnissen die Fachplanung unterstützt. Im Arbeitsschwerpunkt Netzintegration werden die folgenden 4 wesentlichen Punkte bearbeitet: -Online-Fähigkeit Bereitstellung prognosebasierter Schaltempfehlungen -Marktdienlichkeit Schaltempfehlungen -Netzdienlichkeit Schaltempfehlungen -Energiewirtschaftliche und -politische Aspekte der Preisgestaltung für WH 2.0 Gebäude.

Mobility2Grid: Effiziente und vernetzte Systeme für die klimaneutrale Stadt, Forschungscampus Mobility2Grid II: Effiziente und vernetzte Systeme für die klimaneutrale Stadt

ERA-Net SUSAN: Nachhaltige Tierproduktion (AnimalFutures)

Das übergeordnete Ziel in Animal-Futures ist die Entwicklung von Strategien, die die Komplexität der tierischen Produktionssysteme (animal production systems APS) in Bezug auf ihre sozio-ökonomische und ökologischen Einflussfaktoren berücksichtigen und auf Basis derer Aussagen und Handlungsoptionen über die zukünftige Nachhaltigkeit unterschiedlicher Produktionsformen gemacht werden können. Animal-Futures basiert auf der Entwicklung und Bewertung eines Kosten-Nutzen-Portfolios, welches auf den drei Säulen der Nachhaltigkeit beruht, in dem Wirtschaft, Umwelt und Gesellschaft als gleichrangig betrachtet und unterschiedliche räumliche und zeitlichen Skalen integriert werden. Ein Portfolio besteht aus einer Vielzahl wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer Aspekte, welche die einzelnen Akteure, z.B. Produktionsbetriebe, bei der Nachhaltigkeitsbewertung als wichtig erachten. Die Nutzen beziehen sich auf ökonomische Parameter (Cashflow, Einkommen etc.), soziale Leistungen (Arbeitsplätze, Produktqualität und Sicherheit im Zusammenhang mit menschlicher Ernährung usw.) und ökologische Vorteile (Biodiversität und Ökosystemleistungen). Kosten umfassen negative Umweltauswirkungen (Treibhausgasemissionen), die Nutzung knapper natürlicher Ressourcen (Land, Wasser, Nährstoffe und Energie) und ethische Fragen im Zusammenhang mit dem Wohlergehen von Nutztieren sowie der Prosperität landwirtschaftlicher Betriebe. Die Arbeit in Animals Futures basiert auf drei Hypothesen: a) ökonomische, ökologische und soziale Vorteile und Kosten von APS sind nicht unabhängig voneinander, und dies führt zu trade-offs und Synergien zwischen Nutzen und Kosten in verschiedenen APS in Europa, b) sozioökonomische und ökologische Rahmenbedingungen prägen das Nutzen-Kosten-Portfolio von APS. Die Verschiedenheit regionsspezifischer Portfolios unterstreicht die Bedeutung regional ausgerichteter Nachhaltigkeitspfade; und c): die Einbettung und Vernetzung verschiedener räumlicher Skalen spielt eine wichtige Rolle bei Nutzen und Kosten z.B. Bauernhof, Region, Nationalstaat, Europa sowie zwischen diesen Skalen. Die Berücksichtigung der Skaleninteraktionen ist notwendig um die mehrdimensionalen Konsequenzen von verschiedenen Innovationen/Strategien abzubilden. Eine Innovation könnte beispielsweise auf einem bestimmten Niveau (z. B. der Farm) greifen, allerdings auf einer höheren räumlichen Ebene aufgrund von Auslagerungseffekten wirkungslos bleiben. Mit Hilfe der Portfolios können Leistungsvergleiche zwischen APS in Europa gemacht werden. (Text gekürzt)

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