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Virtuelles Institut NRW: Strom zu Gas und Wärme

Das Projekt "Virtuelles Institut NRW: Strom zu Gas und Wärme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. durchgeführt. Die Transformation der deutschen Energieversorgung im Rahmen der Energiewende stellt eine enorme Herausforderung dar. Oberstes Ziel ist der Klimaschutz bei gleichzeitiger Sicherstellung der Versorgungssicherheit durch bezahlbare technische Lösungen, die die volatilen erneuerbaren Energien sicher in die Netze integrieren. Um diese Ziele erreichen zu können sind verschiedene Lösungsansätze notwendig, die sowohl einer Flexibilisierung auf Seiten der Erzeuger als auch der Verbraucher bedürfen. Eine verstärkte Kopplung der verschiedenen Sektoren, wie z.B. Strom, Gas und Wärme, Industrie oder Mobilität, rückt dabei immer weiter in den Fokus der Forschung. Eine zunehmende Bedeutung haben dabei Flexibilitätsoptionen, wie zum Beispiel Demand-Side-Management (DSM), Power-to-Heat (PtH), Power-to-Gas (PtG) oder auch die Erzeugung von chemischen Produkten (PtC) oder Kraftstoffen (PtF) aus Überschussstrom. Gemeinsam wird diese vielseitige Technologiefamilie häufig als Power-to-X abgekürzt. Das Virtuelle Institut 'Strom zu Gas und Wärme' untersucht im Auftrag der nordrhein-westfälischen Landesregierung die Integration dieser Flexibilitätsoptionen vor dem Hintergrund des Energiemarktes, der Netzstabilität und des zunehmend zusammenwachsenden Gesamtsystems und leitet daraus Handlungsempfehlungen für Wissenschaft, Wirtschaft und Industrie ab.

Teilvorhaben: Gas and Heat

Das Projekt "Teilvorhaben: Gas and Heat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. durchgeführt. Durch die Energiewende wird der Einfluss volatiler erneuerbarer Energien auf die Energienetze steigen. Die dominierenden erneuerbaren Quellen, die Solar- und Windenergie weisen ein hohes Maß an zeitlicher Variabilität auf. Gleichzeitig entsteht eine geografische Entkopplung von Energiebedarf und Energieproduktion. Zukünftig sind daher Energieausgleichstechnologien erforderlich. Hierzu können insbesondere gas- und wärmebasierte Optionen eine Bedeutung gewinnen, da sie auf gut ausgebaute Transport- und Speicherinfrastrukturen zurückreifen können. Denkbar wären hier der Einsatz etablierter Technologien wie motorische KWK und Biogaseinspeisung aber auch innovativer Technologien wie Brennstoffzellen-KWK, Power-to-Gas, Power-to-Heat und Pyrolysetechnologien. IntegraNet will das lokale und nationale Potenzial durch netzintegrierende strom-, gas- und wärmebasierte Ausgleichstechnologien in Deutschland ermitteln. Im Rahmen des Projekts wird eine Toolsammlung in der objektorientierten Modellierungssprache Modelica zur Simulation auf vier Ebenen erstellt. Aufbauend auf die Regionenebene wird eine detaillierte bilanzielle Betrachtung auf drei weiteren Ebenen vorgenommen. Dazu wird die Regionenebene in Richtung eines höheren Detaillierungsgrades mit der Quartiersebene interagieren und in Richtung einer übergeordneten quantitativen Betrachtung als Datenbasis für die Ebenen Deutschland und Bundesländer dienen. Ein Schwerpunkt des Projekts ist die Entwicklung eines Modellierungssystems für die Quartiersebene. Hier wird ein Werkzeug geschaffen, welches es ermöglicht, verschiedene Quartiersstrukturen abzubilden. Die räumliche Darstellung auf den übergeordneten Ebenen wird mit den GIS Werkzeugen erfolgen. Dabei werden geografisch aufgelösten Energieströme abgebildet und Simulationen zum Verhalten von Verbrauchern und Produzenten vorgenommen.

Teilvorhaben: 2.5c

Das Projekt "Teilvorhaben: 2.5c" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, Lehrgebiet Werkstoffprüfung (WP) durchgeführt. Thermische Kraftwerke bleiben selbst in einer von regenerativer Energieerzeugung geprägten Struktur unverzichtbar, um Schwankungen der volatilen Energieträger Sonne und Wind zu kompensieren. Speziell gekoppelte Anlagen (GuD und KWK), die sich durch ihre hohe Brennstoffausnutzung bei der Bereitstellung von Wärme und Strom auszeichnen, sollen im Zuge der neu etablierten nationalen Wasserstoffstrategie zukünftig mit grünem Wasserstoff betrieben werden, der langfristig bei der regenerativen Energieerzeugung überschüssig sein wird. Ziel des Projekts ist es, zu prüfen, inwieweit dem Brenngas zugesetzte Inhibitoren, beispielsweise Sauerstoff, die Wasserstoffaufnahme bei austenitischen Stählen und bei Nickelbasislegierungen während des Betriebs verzögern bzw. verhindern können. Für Stähle mit ferritischem Grundgefüge ist bekannt, dass deren mit dem Luftsauerstoff gebildete Oxidschicht auf der Oberfläche die Adsorption und Absorption des Wasserstoffs unterbindet und damit die Wasserstoffaufnahme beeinflusst - solange die Oxidschicht stabil und nicht verletzt ist. Die in diesem Teilprojekt betrachteten Komponenten sind während des Betriebs hohen Temperaturen ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass die Wasserstoffaufnahme begünstigt wird und auch die Wasserstofflöslichkeit im Werkstoff zunimmt. Beim Abkühlen der Komponenten können folglich Zustände vorliegen, die hohe Wasserstoffgehalte aufweisen, die sogar über der Sättigungsgrenze bei Raumtemperatur liegen können.

Teilvorhaben der RWE Effizienz GmbH; IPIN

Das Projekt "Teilvorhaben der RWE Effizienz GmbH; IPIN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Effizienz GmbH durchgeführt. Ziel im Projekt ist die Erarbeitung eines Smart Grid Konzepts und die Umsetzungsbegleitung sowie die Evaluierung der Ergebnisse der eingebundenen Projekte. Das Smart Grid Konzept soll unter dem Zielaspekt erarbeitet werden, bei fehlendem Verbrauch als ein Baustein zu helfen, eine Drosselung oder Abschaltung von volatil einspeisenden erneuerbaren Erzeugungsanlagen schlussendlich zu vermeiden. RWE wird in diesem Zusammenhang vor allem mit der Einbindung von weiteren Daten aus der bestehenden Ladeinfrastrukur unterstützen und sicherstellen, dass diese technisch eingebunden werden. RWE wird im Rahmen des Vorhabens die Konzeptentwicklung für die Integrationsplattform Intelligente Netze schwerpunktmäßig mit der Bereitstellung von Informationen über Ladedaten aus dem RWE Backend unterstützen. Darüber hinaus wird RWE die Integration der eigenen Ladeinfrastruktur (Hardware) sowie des im Hintergrund laufenden Backendsystems zum Management und Monitoring von Ladevorgängen (Software) zur Integration an die Plattform weiterentwickeln. Hierbei müssen erforderliche Anpassungen vorgenommen werden, um eine optimale Anbindung gewährleisten zu können. Zudem verfolgt RWE die Analyse und die anschließende Evaluierung der gewonnenen Erkenntnisse aus dem Fahrzeugeinsatz und Stromverbrauch im Hinblick auf die Umsetzung des Modells zur Grünstrombilanzierung. Im Anschluss werden aus diesen Bewertungen Zukunftsszenarien für die weitere Betrachtung über das Projektende hinaus entwickelt.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von C&C Bark Metall-Druckguß und Formenbau GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hartchrom GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NovoPlan GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von plating-electronic GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Reutlingen, Reutlingen Research Institute (RRI) durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Energieeffizienz in der Produktion durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

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