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Sektorgekoppeltes Hybridkraftwerk zur CO2-neutralen Energieversorgung der NürnbergMesse GmbH, Teilvorhaben: Aufbau, Betrieb und Steuerung des Hybridkraftwerks

Sektorgekoppeltes Hybridkraftwerk zur CO2-neutralen Energieversorgung der NürnbergMesse GmbH, Teilvorhaben: NürnbergMesse GmbH - Anschaffung des Hybridkraftwerks

Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden

Entwicklung einer Prüfinfrastruktur zur normativen Validierung dynamischer Vorgänge von netzbildenden dezentrale Erzeugungsanlagen, Teilvorhaben HBRS:Entwicklung und Laborprüfung von Prüfsequenzen für ein Prüf- und Testsystem zur Validierung von netzbildenden Anlagen

Das Teilvorhaben der H-BRS legt ihren Fokus auf die Entwicklung von Prüfsequenzen zur normativen Validierung dynamischer Vorgänge von netzbildenden Erzeugungsanlagen und die Laborprüfung der Prüfsequenzen. Hierfür sollen zunächst die Anforderungen an das Interface des Echtzeitsystems, beim Betrieb von netzbildenden Anlagen (NBAs), im Hinblick auf Stabilität, Genauigkeit und Grenzen analysiert werden. Darauf aufbauend werden Prüfsequenzen für eine Power Hardware-in-the-Loop (P-HiL) Umgebung entwickelt. Außerdem soll ein automatischer Testablauf, zum Abfahren der Prüfsequenzen und zur Automatisierung des Prüfsystems erstellt werden. Vor der Anwendung auf dem Gesamtsystem soll eine Vorvalidierung im kleinen Maßstab durchgeführt werden. Dazu werden die Anforderungen an das Gesamtsystem übernommen und ein Aufbau mit geringeren Leistungen und den entwickelten Benchmarknetzen vorbereitet. Die automatisierten Prüfsequenzen werden dann mit dem Konsortium geteilt, um den Gesamtaufbau zu realisieren. Ein weiteres Arbeitspaket befasst sich mit der dynamischen Verstärkereinheit. Hier soll ein Konzept zur Weiterentwicklung der Hardware erstellt werden. Das Konzept wird theoretisch untersucht und dann beim Aufbau des Hybridverstärkers umgesetzt. Für die Leistungsimpedanz wird die Hardwareentwicklung der Ansteuerung durch die H-BRS durchgeführt. Nach der Übergabe an das IEE wird die Auslegung der Regelung und der Laboraufbau zur Validierung begleitet. Zuletzt wird in Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern die Labordemonstration des Gesamtsystems durchgeführt. Dabei wird die Interoperabilität der Stromrichter mit netzbildenden Eigenschaften untersucht und die Testsequenzen werden ausgewertet.

Automatische Inbetriebnahme und Überwachung von Raumlufttechnischen Anlagen, Teilvorhaben: Entwicklung der Regelung und Überwachung

Batteriverschaltung: automatisiert, CO2-senkend, kollaborativ

Ziel des Projektes BatCO2tiv ist die Konzeptionierung und der Aufbau einer innovativen und kollaborativen Multi-Mix-Splitlinie für die flexible Automatisierung der Herstellung der Unipower-Produktfamilie bei dem Batteriepackproduzenten Smart Battery Solutions GmbH, die nahezu alle Marktsegmente der Batterietechnik adressiert. Dazu werden Konzepte für alle Produktionsschritte erarbeitet. Designregeln für Zellverbinder und Zellhalter werden abgeleitet und münden in einem Packdesign, das mit kollaborativen Robotern verarbeitet werden kann. Mithilfe einer umfassenden Charakterisierung der Batterieverbindungen wird eine intelligente Prozessführung entwickelt, die den Ausschuss und damit die CO2-Emssionen deutlich reduziert. Des Weiteren sollen nicht-invasive, zerstörungsfreie Methoden evaluiert werden, um eine inline-Prozessüberwachung der elektrischen Leitfähigkeit der Fügestellen zu ermöglichen. Die Korrelation von Schweißparametern und der Charakteristik der Fügestellen ist ein weiteres Ziel. Die Ziele im Einzelnen: - Konzeptionierung und Aufbau einer Multi-Mix-Splitlinie bei der Smart Battery Solutions GmbH - Verdreifachung der Stückzahlen durch eine Reduktion der Produktionszeit von derzeit 1,8 Sekunden pro Schweißpunkt auf kleiner als 0,6 Sekunden pro Schweißpunkt - Einsparung von CO2-Emissionen durch eine Reduzierung des Ausschusses - CO2-Reduktion der Produkte für Last-Mile-Delivery, E-Scooter, Sharing-Systeme und E-Bikes - Qualitätsverbesserung der Produkte der Unipower-Familie durch eine detaillierte Fügestellen-Charakterisierung - Höhere Standzeit der Schweißelektroden durch eine verbesserte Prozessführung - Korrelation der Schweißparameter mit den Daten der Fügestellencharakterisierung - Evaluation von nicht-invasiver Charakterisierungsmethoden für Schweißpunkte für eine Inline-Prozessüberwachung - Stärkung des Wirtschaftsstandorts Deutschland durch Kostensenkung der Produktion und Beibehaltung der Wertschöpfungskompetenz.

Reallabor: Transformation der netzgebundenen, urbanen Wärme- und Kälteversorgung mit intersektoralen Power-2-Heat Lösungen als Beitrag zum Strukturwandel in den Kohlerevieren NRWs, Teilvorhaben: TransUrban.NRW - Untersuchung der Gebäude-Automation TU.NRW12

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt B

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt C

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

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