Am 25. November 2016 bestätigte die Bundesnetzagentur den Offshore-Netzentwicklungsplan (O-NEP) für das Zieljahr 2025, der die Anbindungen von Winderzeugung auf der Nord- und Ostsee an das deutsche Übertragungsnetz regelt. Der O-NEP 2025 umfasst vier Netzanbindungen für Offshore-Winderzeugung in der Nordsee und drei Netzanbindungen in der Ostsee. Er gibt die Reihenfolge der einzelnen Anbindungen sowie den Zeitpunkt ihrer Beauftragung und der geplanten Fertigstellung vor. Der Plan setzt auch die Vorgaben des sogenannten Windenergie-auf-See-Gesetzes zum Ausbaukorridor für Offshore-Windenergie in den Jahren 2021 bis 2025 um und sieht Anbindungen für bestehende Windparkprojekte vor, die an den Ausschreibungen für die Jahre 2021 bis 2025 teilnehmen.
Das Projekt "Ansätze eines Offshore-Stromnetzes in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Consentec GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens sollen 'Ansätze eines Offshore-Stromnetzes in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ)' untersucht werden. Diese Untersuchung hat dabei das Ziel, ein spezifisches Verständnis denkbarer Offshore-Netzkonzepte zu erarbeiten, die den Netzanschluss der vorgesehenen Offshore-Windleistung (v. a. im Bereich der deutschen AWZ) und die Erfüllung der Anforderungen an eine ausreichende Interkonnektivität zu den Stromversorgungssystemen der Nord- und Ostseeanrainer-Staaten sicherstellen. Aufgrund der offensichtlichen Auswirkungen der zu untersuchenden Konzepte auf grenzüberschreitenden Stromhandel und Nettopositionen von Gebotszonen und damit u.a. den Dispatch von Offshore-Windparks, aber auch z.B. aufgrund der zu untersuchenden Wirkungen von Elektrolyseuren und deren Konsequenzen für die Stromnachfrage wird eine umfassende Erfüllung der Aufgabenstellung und eine angemessene systemtechnische Bewertung anhand ausführlicher Modellierungen von Strommarkt und Stromnetz vorgesehen. Neben dem laufenden Austausch mit dem Auftraggeber soll das Vorhaben die fundierte wissenschaftliche Begleitung des Diskussionsprozesses mit betroffenen Stakeholdern, insbesondere Übertragungsnetzbetreibern und Vertretern der Offshore-Windindustrie gewährleisten.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Innovative Energieplattformen und Komponenten für Offshore Windparks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Gesamtziel umfasst die Entwicklung einer schwimmenden Mehrzweckplattform für die Energieübertragung von schwimmenden Offshore-Windparks bis zum Netzanschluss an der Küste in einer Floating-Systementwicklung. Zur Zielsetzung als Mehrzweckplattform zählen Service- und Unterkunftsmodule, um sicheren Betrieb bei sehr großen Küstenentfernungen mit allen Wartungsarbeiten an der Plattform und im Windpark zu gewährleisten. Für globale Einsatzbedingungen bei Wassertiefen d größer als 100 m stellt die Entwicklung des 'Submerged Transformer Modules' die gezielte Erweiterung der schwimmenden Energieübertragung dar. Dessen fest verankerte Installation auf dem Meeresboden führt auf die Entwicklung von druckfest gekapselten Modulen. Eine alternative Notenergieversorgung soll die klassischen Notstromdiesel ersetzen. Für die verschiedenen Betriebszustände im Windpark zielen die Speicherlösungen auf die Anwendungen für den Grey- und Black-Start ab. Zur übergeordneten Zielsetzung der Designtechnologie für die verteilten Entwicklungsprozesse im VP2 zählen Umform- und Nachverfolgungsverfahren. Diese verknüpften standortübergreifenden Simulationen mit Rückkopplungen innerhalb von Design- und Fertigungsplanungen für die Sektionsteilungen der Mehrzweckplattformen mit den Anforderungen an die Formgebung für Hülle und Auftriebskörper. Die finalen Zielstellungen stellen den sicheren Betrieb an globalen Standorten bei maximalen Küstenentfernungen, den Rückbau und die Nachnutzung der Mehrzweckplattform in den Fokus der Entwicklungen. Hierzu zählen flexible Wartungssysteme, Fernüberwachung aller elektrischen Betriebssysteme, Strukturdiagnosesysteme für Wartungsanforderungen und die Einsatzbedingungen für Seekabel-Systeme.
Das Projekt "Teilprojekt 8: Entwicklung schwingfester, isolierter Tragstrukturen für elektrische Anlagen und einer Vorlegetechnologie für den automatisierten Korrosionsschutz von schwimmenden Mehrzweckplattformen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik durchgeführt. Im Verbundprojekt 2 sollen schwimmende Mehrzweckplattformen für die Bündelung und den Transport des Stroms im Übertragungsnetz vom schwimmenden Offshore-Windpark bis zum Netzanschluss an der Küste entwickelt werden. Für das Fraunhofer IGP gliedern sich die Ziele in zwei Themenkomplexe auf. In Themenkomplex 1 werden schwingfeste, isolierte Tragstrukturen für die elektrischen Anlagen auf einer schwimmenden Konverterplattform entwickelt. Der Themenkomplex 4 entwickelt eine Vorlegetechnologie für den automatisierten Korrosionsschutz kritischer Konstruktionsdetails an schwimmenden Mehrzweckplattformen. Die detaillierten Ziele sind der beigefügten Teilvorhabensbeschreibung zu entnehmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Neue Offshore Netztopologien und Schutzmaßnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Asea Brown Boveri AG durchgeführt. Im Rahmen des Projekts werden bestehende Offshore-Anbindungen untersucht und ausgewählte Systeme in ein Simulationsmodell überführt. Anschließend wird eine neue Systemstruktur entworfen und zunächst die Komponenten im Detail simuliert. Darauffolgend werden die Teilsimulationen auf einem Rechencluster zusammengefasst, um das Gesamtsystem zu simulieren. Ein parallel aufgebauter Prüfstand soll die Simulation verifizieren. Abschließend wird die neue Struktur bewertet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwurf und Test der Multi-Terminal-Struktur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bremer Centrum für Mechatronik durchgeführt. Im Rahmen des Projekts sollen neue Multi-Terminal Offshore-DC-Strukturen untersucht werden, die ein höheres wirtschaftliches Potential bei steigender Verfügbarkeit versprechen. Durch Modellbeschreibungen und Simulationen erfolgt ein theoretischer Strukturentwurf von modularen AC-DC-Konverterstationen für eine bessere Integration der AC-Offshore-Stromnetze in ein offshore-seitiges Mehrpunkt-Gleichstromnetz mit Onshore-Konverter zur Anbindung an das Drehstromverbundnetz. Die direkte Verwendung eines Offshore-DC-Netzes verspricht dabei einen geringeren Materialeinsatz sowie erhöhte Effizienz und Verfügbarkeit durch weniger Umwandlungsstufen. Neben der technologischen Entwicklung eines solchen Systems erfolgen zudem eine Prüfung der wirtschaftlichen und rechtlichen Komponenten sowie die Erstellung eines umfassenden Konzepts für die Installation und den Betrieb modularer Konverterstationen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verantwortlichkeiten und Richtlinien für den Netzbetrieb in regenerativen Energiesystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von wpd offshore solutions GmbH durchgeführt. Die Ziele des Projekts sind die Entwicklung und Analyse von möglichen modularen Gleichstromnetzen zur effizienten Integration von Windparkkonvertern in ein Mittel-/Hochspannungs-Gleichstromnetz unter Berücksichtigung rechtlicher, wirtschaftlicher sowie technischer Gesichtspunkte. Die Erkenntnisse der Analyse fließen in die Entwicklung und den Aufbau eines Demonstrators sowie die Erstellung eines umfassenden Konzepts zur vollständigen Integration von Konvertern in dieses modulare Netz des Offshore-Windparks. Im Rahmen des Projekts soll die Bereitstellung von regenerativen Energien optimiert werden indem ein verminderter Materialeinsatz, verbesserte Systemeffizienz sowie höhere Verfügbarkeit angestrebt wird. Dies soll durch den Einsatz eines 'multi terminal dc offshore' Netzes realisiert werden, dass zudem einen bedarfsbezogenen Netzausbau ermöglicht und die zu erwartenden Verzögerungen beim Anschluss zukünftiger Offshore Windparks samt damit verbundener (Stromgestehungs-)Mehrkosten reduziert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeption, Modellbildung und Analyse von modularen Multi-Terminal Netzanbindungen für Offshore-Windenergiesysteme mit Hilfe echtzeitfähiger Gesamtsystemsimulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) - Standort Bremerhaven (Am Luneort) durchgeführt. Die Bereitstellung von regenerativer Energie aus Offshore-Windenergiesystemen soll durch Entwicklung von 'Multi-Terminal intelligent/integrated' Netzen mit modularen DC- Konverterstationen optimiert werden. Durch die uneingeschränkten Möglichkeiten von bidirektionalen Energieflüssen innerhalb des Systems wäre die Eigenversorgung von Windparks auch in Zeiten mit geringem Windaufkommen sowie deren Schwarzstartfähigkeit sichergestellt. Das Teilvorhaben fokussiert dabei auf die Analyse des neuen Multi-Terminal-HGÜ-Konzeptes mit Hilfe von echtzeitfähigen Simulationsmodellen. Darauf aufbauend erfolgt ein theoretischer Strukturentwurf einer übergeordneten Regelung von Offshore-Windparkclustern welche die gegenseitige elektrische Beeinflussung der Windenergieanlagen untereinander sowie die Wechselwirkung von Windparks im Cluster berücksichtigt, um einen störungsfreien und stabilen Betrieb auch bei stufenweisem Ausbau der Cluster, Teilabschaltungen oder Netzstörungen bzw. -Fehlern zu sichern und die Kosten für die Netzanbindung in Offshore-Windprojekten mit HGÜ Technik zu senken.
Das Projekt "Teilvorhaben: Intelligentes Betriebsmonitoring im Windpark" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WindMW Service GmbH durchgeführt. Das Projekt AMWind - Autonomes Monitoring von Windkraftanlagen - hat als Ziel, die Sicherheit autonom agierender elektronischer Systeme durch kontinuierliche Zustandsbestimmung der verbleibenden Restlebensdauer zu gewährleisten. Als Bindeglied zwischen Generator und Anlagentransformator dient die Leistungselektronik der netzfrequenten Anbindung der drehzahlvariablen Windenergieanlagen an das Energieversorgungsnetz. Nur die genauen Kenntnisse über Fehlermechanismen, Wechselwirkungen von Materialen bzw. Technologien und deren Einfluss auf die Lebensdauer ermöglichen eine verlässliche Aussage bezüglich der Zuverlässigkeit leistungselektronischer Komponenten. Innerhalb des Teilvorhabens 'Intelligentes Betriebsmonitoring im Windpark' sollen systematisch Daten aus einem Offshore-Windpark an den dort verbauten leistungselektronischen Komponenten gewonnen werden, um hieraus zum einen das Anforderungsprofil für die Zustandsüberwachung abzuleiten und um zum anderen eine Ereignisdatenbank zur Ermittlung der Restlebensdauer aufzubauen.
Das Projekt "Erforschung neuer hoch dielektrischer Polymerfolien für Leistungskondensatoren erhöhter Energiedichte und reduzierter Baugröße" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brückner Maschinenbau GmbH durchgeführt. Brückner wird anhand von den gestellten Anforderungen an die Applikationen mit den beteiligten Projektpartnern geeignete Folienrohstoffe selektieren und auf deren Verstreckbarkeit testen. Zur spezifizierten Auswahl kommen Laborextrusion und Laborreckrahmen zum Einsatz. Die gewonnen Erkenntnisse werden anschließend auf die Pilotanlage von Brückner übertragen um Rollenware für die Kondensator-Herstellung zu produzieren. Die so hergestellten Folien gehen dann an die Projektpartner Electronicon, wo die Folie metallisiert werden und anschließend in der Gesamtvorhabensbeschreibung genannten Kondensatoren verbaut werden. Diese Kondensatoren gehen dann in die Endanwendungstest zu Siemens. Diese Vorgehensweise des Projektes bildet die gesamte Herstellungskette von der Entwicklung der Nanopartikelcompounds und/oder Polymercompounds über die Folienentwicklung, des Kondensatorbaus bis hin zur Endanwendung in HGÜs ab.
