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SOFC-Zellen und Stacks

Das Projekt "SOFC-Zellen und Stacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ElringKlinger AG durchgeführt. Entwicklung eines SOFC-Leichtbaustacks hergestellt mit industrialisierbaren Prozessen. Schwerpunkt: Kosten, Qualität und Zuverlässigkeit Das Gesamtziel: 'Reproduzierbarer Stackbau mit industrietauglichen Prozessen und zu markfähigen Kosten' soll erreicht werden, indem die bereits industrialisierbaren Prozesse Blechumformung und Fügen weiter hinsichtlich möglicher Fehlerquellen und Kostentreiber analysiert und optimiert werden. Dazu sind mehrere Design-Stufen (inkl. Werkzeugsätzen und Teileherstellung) erforderlich. Für Prozesse, die noch nicht industrietauglich sind (Beispiel: Keramikbeschichtung) werden mit Hilfe der Forschungsinstitute Alternativen ermittelt. Der Nachweis der Industrialisierbarkeit erfolgt bei Elring Klinger. Elring Klinger beabsichtigt, auf der Basis der Grundlagen, die in ZeuS II (FKZ: 0326879C) gelegt wurden, die Industrialisierungsfähigkeit des für mobile Anwendungen bevorzugten planaren Stackkonzepts weiter voranzutreiben, Stacks und Stackkomponenten herzustellen und zu vermarkten. Darüber hinaus soll das ZeuS-ENSA-Partnernetzwerk dazu genutzt werden, in Kooperationen ein Komplettsystem zu fertigen, das die stationären und mobilen Märkte erschließt.

Smart Wiring for Power Grid Stability (SWIPO)

Das Projekt "Smart Wiring for Power Grid Stability (SWIPO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. SWIPO assesses possibilities and demand for a power grid design tool that reduces blackouts and enables a larger share of renewable energy production. Using Smart Wiring and a novel measure of stability, it raises grid resilience to production volatility and to increasing extreme weather events. Power outages are very costly for both society and industry. They are bound to get likelier during the century due to climate change because power grid stability is affected by both the volatility of wind and solar energy production that increases due to climate change, and by the projected increase in frequency and severity of extreme weather events such as storms, floods, hail, and forest fires due to climate change. To adapt to these aspects of climate change and to enable the large raise in renewable energy production needed to mitigate climate change, power grids must be designed to be resilient against these threats to stability and operated accordingly. A recent study by PIK indicates that this can be done by altering the connection patterns between the nodes of the grid only slightly, but in an intelligent way based on complex networks theory which we call Smart Wiring. The SWIPO Pathfinder will assess the possibility of and the demand for a software tool that lets grid operators simulate the effects of wiring decisions on stability and recommends where exactly to add lines and stabilizing devices most efficiently or what protection measures to apply during grid operation. It does so by both performing a market analysis that compares energy industry's existing models and tools for stability estimation and grid protection and by developing a demonstrator prototype of the envisioned software. Stability will be assessed by combining state-of-the art power grid and climate models and established stability metrics with the novel concept of Basin Stability developed at PIK. Smart Wiring may have a considerable effect both on the ability to adapt to climate change and on climate itself by allowing to further increase the share of renewable energy production over the next several decades, for which the necessary grid has to be planned and invested in already during the next years. One goal of this Pathfinder is to estimate the extent of these adaptation and mitigation effects.

Sub-project F

Das Projekt "Sub-project F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GWFA Global Water Franchise Agency GmbH durchgeführt. Hohe Wasserverluste erfordern Programme für eine nachhaltige Wasserversorgung: In vielen indischen Städten funktioniert die öffentlichen Wasserversorgung nur wenige Stunden am Tag und der Anteil an Non-Revenue Water (Wasserleckagen, Wasserdiebstahl und sonstige Verluste) ist häufig höher als 50 %. Die schnelle Urbanisierung, das Wachstum der Bevölkerung, die schnelle wirtschaftliche Entwicklung und die damit einhergehende Kontamination der regionalen Wasserressourcen haben zu einem raschen Anstieg der Versorgungslücke und schweren Problemen für die nationale Gesundheit und Wohlfahrt geführt. Dementsprechend ist Indien und seine lokalen städtischen Gremien fest entschlossen, eine nachhaltige Wasser-Sektor Infrastruktur zu aufzubauen, die speziell für eine wachsende Nachfrage konzipiert ist. Ziel ist es, die Wasserqualität zu verbessern, die Wasserverluste zu reduzieren (d. h. weniger NRW), die Service-Qualität zu verbessern, den Wartungsaufwand und die Kosten zu reduzieren und damit eine wirtschaftlich nachhaltige Wasserversorgung zu schaffen. Geschlossenes Lösungskonzept zur Reduzierung Wasserverlusten im Pilot-Gebiet: Die Zielsetzung des Vorhabens WaLUE besteht darin, ein geschlossenes Lösungskonzept für ein Wasserverlust-Reduktionsprogramm (WLRP) zu entwickeln, zugeschnitten auf die Situation von Versorgungsbetrieben in Indien, am Beispiel der Stadt Tiruvannamalai. Dieses Lösungskonzept soll auf andere Entwicklungs- und Schwellenländer übertragbar sein. Dafür müssen die vorhandenen Methoden und Technologien angepasst werden. Vor allem aber muss ein Geschäftsmodell entwickelt werden, welches den zuverlässigen Betrieb nachhaltig absichert, als Voraussetzung für die Rentabilität und Finanzierbarkeit von WLRP. Pilot-Gebiet in der Stadt Tiruvannamala, Tamil Nadu: Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit KfW, TNUDF und der Stadt Tiruvannamalai (150.000 Einwohner, ca. 200 km entfernt von Chennai im schnell wachsenden indischen Bundesstadt Tamil Nadu) umgesetzt. Nach einem erfolgreichen Test des WALUE-Konzeptes im Pilot-Gebiet der Stadt Tiruvannamalai soll das Konzept auch in anderen mittelgroßen Städten in Indien sowie in anderen Entwicklungs- und Schwellenländern übernommen werden.

Teilvorhaben: Fh-IWM-H und Fh-CSP

Das Projekt "Teilvorhaben: Fh-IWM-H und Fh-CSP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel ist die Entwicklung von Leichtbau-Photovoltaikmodulen. Hauptbestandteil der Module ist ein aus faserverstärkter thermoplastischem Kunststoff mittels Spritzguss hergestellter Kunststoffträger auf der Rückseite. 2. Arbeitsplanung Dieser Träger liefert die mechanische Stabilität des Moduls, so dass die bisher verwendeten Aluminium-Rahmen entfallen können. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, an Stelle der stabilen Glasscheibe auf der Frontseite eine transparente Kunststoffscheibe zu verwenden. Die Scheibe und der Träger werden mit einem Reaktivpolymer verklebt, das zugleich die PV-Zellen im Zwischenraum zwischen Träger und Scheibe kapselt. 3. Ergebnisverwertung Das Fraunhofer IWMH führt die konstruktive Auslegung, die Materialauswahl und die Entwicklung eines faserverstärkten Kunststoff-Verbundes für den Träger unter Berücksichtigung der spritzgießtechnischen Fertigung sowie die mech. Bewertung des Moduls als System aus Träger, Scheibe und dem beide verklebenden Polymer durch. Das Fraunhofer CSP untersucht das Langzeitverhalten unter UV- und einsatzrelevanten Umgebungseinflüssen und entwickelt akzelerierte Prüfverfahren. Ein weiterer Schwerpunkt sind Untersuchungen zur Bewertung der Zuverlässigkeit der Kontaktierung.

Erprobung eines 10 kW-BHKW mit Stirling-Motor

Das Projekt "Erprobung eines 10 kW-BHKW mit Stirling-Motor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thyssengas GmbH durchgeführt. Das Klein-BHKW der Firma SOLO Kleinmotoren GmbH wird einem Langzeittest unterzogen. Die Ergebnisse sollen den Entwicklungsstand und die Zuverlaessigkeit des Aggregats aufzeigen.

Teilprojekt 3: TRAINS-UV11-HSA

Das Projekt "Teilprojekt 3: TRAINS-UV11-HSA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Anhalt (FH) Hochschule für angewandte Wissenschaften, Standort Köthen, Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. TRAINS-UV11-HSA umfasst das Arbeitspaket 'AP5 Umweltauswirkungen, Sicherheitstechnik und Zulassungsvoraussetzungen'. Im 1. Unterarbeitspaket (UAP) werden zunächst die Basisdaten für die bei Verbrennung von Diesel, Methan und Wasserstoff in Motoren entstehenden Abgase ermittelt. Dabei wird HSA die Abstimmung mit den FuE-Arbeiten bei den Verbundpartnern WTZ Roßlau und dem IMS an der OvGU zu den Verbrennungsprozessen dahingehend begleiten, dass die Abgaswerte (Mengen, Konzentrationen) für verschiedene Gasmischungen und Verbrennungsprozesse (IMS) sowie für verschiedene Motorbelastungen mit und ohne Rekuperation (WTZ) ermittelt werden. Anschließend soll versucht werden, für die verschiedenen Basisdaten und für alle Umweltszenarien die jeweilige Luftqualität und deren Auswirkung auf Menschen, Tiere und Pflanzenwelt zu bestimmen. Ausgehend von den Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Triebzügen mit Diesel-motorischen Antrieben ist die Aufgabe im 2. UAP die Erarbeitung von Maßnahmen, die bei Umrüstung des Antriebssystems von Diesel- auf Gasmotoren für die Sicherheit und Zuverlässigkeit notwendig und gleichzeitig für einen Erhalt der Betriebsgenehmigung geeignet sind. Zum Gesamtsystem gehören auch die Betankungsanlagen für Gase. Im 3. UAP werden zunächst Spezifika für Erdgastankstellen ermittelt, wie sie für Straßenfahrzeuge, insbes. Busse, bereits bestehen. Wenn diese auf den Bahnbetrieb mit dessen besonderen Anforderungen übertragen worden sind, sollen die Unterschiede für Wasserstoff als Tankinhalt ermittelt und hinsichtlich der zusätzlichen Anforderungen an die Sicherheitseinrichtungen ausgestaltet werden. Der TÜV Süd wird im Unterauftrag die Abnahmekriterien und -prozesse einbringen und im letzten UAP dabei unterstützen, alle erarbeiteten Sicherheitskonzepte für die Umrüstung eines Bestandszugs mit Betriebsgenehmigung auf (Wasserstoff-)Verbrennungsmotoren mit den zuständigen Zulassungsbehörden, insbes. dem Eisenbahnbundesamt (EBA), abzustimmen.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes war es, den Nachweis zu erbringen, dass hydrothermale Vergasung und SOFC zur Stromerzeugung sinnvoll und effektiv gekoppelt werden können. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Identifikation von Gaszusammensetzungen und Betriebsbedingungen, unter denen ein stabiler Betrieb der SOFC möglich ist. Deshalb wurden SOFC-Einzelzellen mit den am KIT Campus Nord über hydrothermale Vergasung hergestellten Brenngasen (im Nachfolgenden als Biogas bezeichnet) betrieben. Die Leistungsfähigkeit und die Stabilität der SOFC wurden in Abhängigkeit der Gaszusammensetzung und der Betriebsparameter der Zelle ermittelt. Im Laufe des Projektes hat sich herausgestellt, dass zwar hohe Leistungsdichten (1.26W/cm2 bei T=793 C und S/C=4) erreicht werden können, jedoch ein kohlenstofffreier Betrieb unter typischen SOFC Betriebsbedingungen nicht möglich ist. Versuche, die Gasqualität anlagenseitig zu erhöhen, sprich die Kohlenstoffketten in Richtung C1Komponenten zu verschieben, wurden nicht unternommen weil nicht von technischer Relevanz. Aus diesem Grund wurde der Schwerpunkt der Untersuchungen auf die Kohlenstoffbildung gelegt. Durch systematische Untersuchungen mit unterschiedlichen Modellgasen konnte der Einfluss einzelner Kohlenwasserstoffkomponenten auf die Kohlenstoffbildung ermittelt werden. Parallel zu diesen Untersuchungen wurden SOFC - Einzelzellen mittels Impedanzspektroskopie und Strom/Spannungs-Kennlinien elektrochemisch charakterisiert. Eine hochauflösende Messdatenauswertung ermöglichte eine eindeutige Identifizierung aller zum Gesamtwiderstand der Einzelzelle beitragenden Verlustprozesse. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein eindimensionales stationäres Modell zur Vorhersage des Strom/Spannungsverhaltens von planaren anodengestützten SOFC Einzelzellen entwickelt. Die Simulationsresultate zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Daten. Durch die gerechtfertigte Annahme, dass die Elektrooxidation der Brenngase ausschließlich über den Wasserstoffpfad abläuft, ist das Modell in der Lage, bei bekannter lokaler Gaszusammensetzung, das Stromspannungsverhalten der Zelle im Biogasbetrieb sehr gut wiederzugeben. Das entwickelte elektrochemische Modell kann zukünftig ohne weiteres in ein Gesamtmodell, welches dann auch die heterogene Katalyse von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen beinhaltet, integriert werden.

Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SICK AG, Central Division R&D - New Technologies durchgeführt. Das Fraunhofer ISE hat im Rahmen dieses Projektes die hauseigene Wasserstoff-Tankstelle um einen zweiten Hochdruckspeicher, einen zweiten Mitteldruckverdichter, zwei Mengenmesser und eine Elektrolyse-Leistungssteuerung erweitert und die Lüftung im Betriebsmittelraum verändert. Zudem wurde die im Projekt vom Partner Sick entwickelte Gasanalytik in die Tankstelle und die vom Partner Sick entwickelte Mengenmessung in einen 200kW Elektrolyse-Teststand integriert. Damit wurde die Betankungskapazität pro Fahrzeug und insgesamt verbessert, die Zuverlässigkeit der Tankstelle erhöht und die Infrastruktur geschaffen, um Langzeituntersuchungen von Gasverunreinigungen, Elektrolyse-Degradation und Wasserstoff-Verlusten an der Tankstelle durchzuführen, sowie einen Feldtest für die entwickelten Komponenten des Partners Sick durchzuführen. Alle Nachrüstungen waren erfolgreich - die Lüftungsanpassung zur Verbesserung der Vorkühlungszuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllte jedoch bis zum Projektende nicht die Erwartungen. Bei Messungen mit und für die Hochschule Offenburg wurden zudem mit sehr geringem Mehraufwand Messdaten bezüglich Genauigkeit des vorhanden Coriolismesser erhoben und verwertet. Ein bisher ungelöstes Problem für die kommerzielle Nutzung von Wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist die eichfähige Mengenmessung bei der Betankung. Bisher auf dem Markt befindliche Durchflussmesser für Wasserstofftankstellen arbeiten nach dem Coriolis-Prinzip und erreichen nicht die geforderten Messunsicherheiten. Ziel des Arbeitspakets der Hochschule Offenburg ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes zur eichfähigen Mengenmessung. Notwendige Bedingung für die Eichfähigkeit ist zum einen eine ausreichende Messrichtigkeit, zum anderen muss Messbeständigkeit sichergestellt werden. Hierzu gehören beispielsweise Manipulationssicherheit, Elektromagnetische Verträglichkeit und Sensorbeständigkeit. Aufgrund der geforderten Manipulationssicherheit kommen Messmethoden wie bspw. das Wiegen der Fahrzeuge oder Tanksysteme nicht infrage, da diese vom Verbraucher beeinflusst werden können. Deshalb soll ein Durchflussmesser basierend auf dem Düsenmessverfahren entwickelt werden. Im Rahmen des Projektes wurden zunächst die Rahmenbedingungen bei Wasserstoffbetankungsvorgängen nach der Norm SAE J2601 erarbeitet. Basierend darauf wurde ein dynamisches Simulationsmodell entwickelt, welches die Berechnung der zeitlich veränderlichen Massen- und Volumenströme während der Betankung ermöglicht. Diese dienen als Grundlage für die Auslegung der Düsengeometrie sowie der benötigten Temperatur- und Druckmesstechnik. Parallel zu dem Durchflussmessgerät wurde ein gravimetrischer Teststand entwickelt, welcher es ermöglicht, die Messgenauigkeit der Düse zu untersuchen. Der Teststand ist mit einem Wasserstofftank ausgestattet, welcher während Betankungsversuchen befüllt werden kann um realistische Strömungsbedingungen zu erreichen. Text gekürzt

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Fraunhofer ISE hat im Rahmen dieses Projektes die hauseigene Wasserstoff-Tankstelle um einen zweiten Hochdruckspeicher, einen zweiten Mitteldruckverdichter, zwei Mengenmesser und eine Elektrolyse-Leistungssteuerung erweitert und die Lüftung im Betriebsmittelraum verändert. Zudem wurde die im Projekt vom Partner Sick entwickelte Gasanalytik in die Tankstelle und die vom Partner Sick entwickelte Mengenmessung in einen 200kW Elektrolyse-Teststand integriert. Damit wurde die Betankungskapazität pro Fahrzeug und insgesamt verbessert, die Zuverlässigkeit der Tankstelle erhöht und die Infrastruktur geschaffen, um Langzeituntersuchungen von Gasverunreinigungen, Elektrolyse-Degradation und Wasserstoff-Verlusten an der Tankstelle durchzuführen, sowie einen Feldtest für die entwickelten Komponenten des Partners Sick durchzuführen. Alle Nachrüstungen waren erfolgreich - die Lüftungsanpassung zur Verbesserung der Vorkühlungszuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllte jedoch bis zum Projektende nicht die Erwartungen. Bei Messungen mit und für die Hochschule Offenburg wurden zudem mit sehr geringem Mehraufwand Messdaten bezüglich Genauigkeit des vorhanden Coriolismesser erhoben und verwertet. Ein bisher ungelöstes Problem für die kommerzielle Nutzung von Wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist die eichfähige Mengenmessung bei der Betankung. Bisher auf dem Markt befindliche Durchflussmesser für Wasserstofftankstellen arbeiten nach dem Coriolis-Prinzip und erreichen nicht die geforderten Messunsicherheiten. Ziel des Arbeitspakets der Hochschule Offenburg ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes zur eichfähigen Mengenmessung. Notwendige Bedingung für die Eichfähigkeit ist zum einen eine ausreichende Messrichtigkeit, zum anderen muss Messbeständigkeit sichergestellt werden. Hierzu gehören beispielsweise Manipulationssicherheit, Elektromagnetische Verträglichkeit und Sensorbeständigkeit. Aufgrund der geforderten Manipulationssicherheit kommen Messmethoden wie bspw. das Wiegen der Fahrzeuge oder Tanksysteme nicht infrage, da diese vom Verbraucher beeinflusst werden können. Deshalb soll ein Durchflussmesser basierend auf dem Düsenmessverfahren entwickelt werden. Im Rahmen des Projektes wurden zunächst die Rahmenbedingungen bei Wasserstoffbetankungsvorgängen nach der Norm SAE J2601 erarbeitet. Basierend darauf wurde ein dynamisches Simulationsmodell entwickelt, welches die Berechnung der zeitlich veränderlichen Massen- und Volumenströme während der Betankung ermöglicht. Diese dienen als Grundlage für die Auslegung der Düsengeometrie sowie der benötigten Temperatur- und Druckmesstechnik. Parallel zu dem Durchflussmessgerät wurde ein gravimetrischer Teststand entwickelt, welcher es ermöglicht, die Messgenauigkeit der Düse zu untersuchen. Der Teststand ist mit einem Wasserstofftank ausgestattet, welcher während Betankungsversuchen befüllt werden kann um realistische Strömungsbedingungen zu erreichen. Text gekürzt

Part: komola GmbH; IKT-Services

Das Projekt "Part: komola GmbH; IKT-Services" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von komola GmbH durchgeführt. Das in das Schaufenster Elektromobilität des Landes Niedersachsen eingebettete Projekt IKT Services (IKTS) stellt Schnittstellen zur Verfügung, um für die Teilprojekte des Schaufensters Niedersachsen auf einfache Weise eine gemeinsame Datenbasis und Zugriffe auf interessante, gemeinsam genutzte hochwertige Dienste zur Verfügung zu stellen. Die komola UG wird sich zum einen mit dem Ladesäulen-Reservierungssystem (AP 8400) sowie die Anbindung der Authentifizierungsdienste (AP 6400) beschäftigen. Das Ladesäulen-Reservierungssystem soll den Nutzern die Möglichkeit bieten schnell eine passende Ladesäule zu finden und zu buchen. Die Anbindung der Authentifizierungssysteme der Plattform soll es ermöglichen, dass auch außenstehende Anwendungen auf die Authentifizierungsdienste der Plattform aufbauen können. Als Demonstrator für dieses Vorhaben, wird das Projekt Wireless Wolfsburg verwendet. Das Ladesäulen-Reservierungssystem wird in Zusammenarbeit mit dem Projekt 1.1 in mehreren Schritten erarbeitet. Zunächst werden wir uns mit den Schnittstellen und der Basis des Systems befassen. Anschließend werden wir mit der Realisierung der Webseite für die Endkundenbefassen und im Anschluss daran die mobile Applikationen für iOS, Android und Windows Phone umsetzen. Die Anbindung der Authentifizierungsdienste wird die, von der Plattform bereitgestellten Schnittstellen koppeln und außenstehenden Anwendungen über REST bzw. SOAP Schnittstellen zur Verfügung stellen.

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