Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) wurden und werden kontinuierlich weiterentwickelt. Bereits vorhandene OWEA in der Deutschen Bucht entsprechen in dieser Hinsicht nicht mehr dem Stand der Technik. Hier bietet sich für den Betreiber die Möglichkeit des Repowerings und damit die Option, mehr Strom pro Anlage zu geringeren Kosten (OPEX) zu produzieren. Durch das Repowering steigt die Energieeffizienz schneller an als beim konservativen Ansatz (Betrieb der Altanlagen bis zum Lebensdauerende, Abriss und Neubau): Neben der Möglichkeit, vorzeitig auf größere und im Betrieb kostengünstigere, wenigere Anlagen umzusteigen, reduziert sich die Stillstandzeit des Parks, die aus durch Abschalten des alten Windparks bis zur Inbetriebnahme des Nachfolgers entsteht, deutlich. Da vorhandene Fundamente nicht ausreichend tragfähig für die Lasten einer größeren Windturbine sind, sollen diese für das Repowering verstärkt werden. Das Fraunhofer IWES (FhG-IWES) hat in Eigenforschung und im BMWK-Forschungsvorhaben InGROW eine Möglichkeit zur nachträglichen Erhöhung der Tragfähigkeit von bestehenden Monopiles für das Offshore-Repowering entwickelt und patentiert. Das Konzept des FhG-IWES; das als 'InGROW-Gründungskonzept' bezeichnet wird, soll die Schaffung einer hybriden, standsicheren Gründung für das Repowering mit Erhöhung der Turbinenleistung ermöglichen. Mit dem hier beantragten Vorhaben soll dieses Verfahren weiter entwickelt werden mit dem Ziel, die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit des Konzepts zu validieren und den zugehörigen Technologischen Reifegrad (TRL) auf 5 zu erhöhen. Die Validierung des InGROW-Gründungskonzepts erfolgt durch die Umsetzung eines großmaßstäblichen Demonstrators zum Nachweis der Herstellbarkeit und Funktionsweise sowie durch die Prüfung der Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit sowie Genehmigungsfähigkeit des Konzepts. Damit werden die notwendigen Voraussetzungen für den künftigen Eintritt in die Anwendungsphase geschaffen.
In der Studie wurde landesweit das noch ungenutzte Wasserkraftpotenzial an bestehenden Querbauwerken unter Berücksichtigung der Belange der Gewässerökologie und des Fischschutzes ermittelt. Dabei wurde in einem 'maximalen Szenario' ein ungenutztes Erzeugungspotenzial von 107,9 GWh/a an 128 Querbauwerken identifiziert (davon 35 Repoweringstandorte). In einem 'minimalen Szenario', in dem weitere, nicht abschließend zu klärende ökologische Aspekte berücksichtigt wurden, verbleibt noch ein ungenutztes Potenzial von 59,8 GWh/a an 54 Standorten.
In Nordrhein-Westfalen wird derzeit bereits ein großer Anteil des gesamten Wasserkraftpotenzials genutzt. Dennoch macht es Sinn, den Ausbau der bisher noch ungenutzten Wasserkraftpotenziale zu unterstützen, vor allem an potenziellen Standorten für besonders große Anlagen oder bei dem Repowering bereits bestehender Anlagen. Die Wasserkraftnutzung ist eine ausgereifte Technik mit relativ hohen Wirkungsgraden, die durch eine meist relativ gleichmäßige Stromerzeugung im Gegensatz zur Wind- oder Solarenergie auch den Einsatz als Grundlastkraftwerke ermöglicht.
Darüber hinaus wurden in der Studie auch die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftnutzung in NRW sowie das Potenzial von kinetischen Strömungsmaschinen und der Wasserkraftnutzung an Infrastruktureinrichtungen betrachtet.
Das Vorhaben thematisiert verschiedene Formen der Nachnutzung von Windenergieanlagen, die aus der regulären Genehmigung laufen oder aufgrund technischer Zustandsbewertung nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können. Dazu werden nach dem Baukastenprinzip (1) Verfahren zur rechnerischen Neubewertung (2) lokale Ertüchtigungskonzepte und (3) hybride Konstruktionen mit geändertem statischen System entwickelt. Diese lassen sich sowohl zur Lebensdauerverlängerung mit vorhandener Turbine, zum Repowering als auch zum extended Repowering verwenden. Welche Strategie der Nachnutzung im konkreten Fall die wirtschaftlich sinnvollste ist, wird über ein Entscheidungstool ermittelt, dessen Entwicklung ebenfalls Teil des Projekts ist. Das Entscheidungstool wird basierend auf einer exemplarischen Kostenanalyse realitätsnah getestet. Damit gibt das Projekt Antwort auf Fragen, denen sich ab 2030 dem Ausbaupfad der Offshore-Windenergie folgend in zunehmendem Umfang jeder Windparkbetreiber stellen muss. JBO bringt sich in allen Bereichen in das Projekt ein, wobei der Schwerpunkt auf der Neubewertung und den Ertüchtigungsmaßnahmen liegt.
Obwohl Photovoltaik (PV) eine nachhaltige Energiequelle ist, liegt der Fokus der Photovoltaikbranche heute eher auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung als auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft, Reparaturfähigkeit und Lebensdauer einzelner Komponenten. Um die Klimaziele zu erreichen, muss die PV-Stromerzeugung in Deutschland deutlich ausgebaut werden. Das Ausbauziel der Bundesregierung bis 2030 liegt aktuell bei 216 GW installierte Leistung, bis 2045 müssen es rund 450 GW sein. Das entspricht einer Menge von ca. 20 Millionen Tonnen installierter PV-Module allein bis 2030. Ausgehend von einem jährlichen Ausschuss von 5 % der Module durch Defekte aber auch Repowering, ergeben sich ca. 1 Millionen Tonnen Elektroschrott pro Jahr. Um eine Kreislaufwirtschaft auch in der PV-Branche zu etablieren, müssen diese PV Modulen möglichst repariert anstatt recycelt werden. Das Forschungsprojekt RENEW setzt hier an. Ziele Teilvorhaben 2ndlifesolar: - Integration einer neuartigen ortsaufgelösten Hochspannungsisolationsprüfung in das bestehende Prüfumfeld zur Prüfung von gebrauchten PV-Modulen - Nutzung der HV-Prüfung zur Bewertung der Raparaturfähigkeit bisher als Abfall anfallender PV-Module - Entwicklung, Erprobung und Qualifizierung von Reparaturverfahren für bisher irreparable PV-Module mit Isolationsdefekten - Qualifizierung von reparierten PV-Modulen im industriellen Maßstab - Reduzierung des Abfallaufkommens an PV-Modulen mit schadhaften polyamidbasierten Rückseitenfolien durch geeignete Reparaturlösungen und die Weiternutzung von frühzeitig ausfallenden PV-Modulen ermöglichen - Begünstigung einer nachhaltige Kreislaufwirtschaft im PV-Bereich