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Notwendige Nachrüstung von dezentralen Erzeugungsanlagen - Entwicklung einer Nachrüststrategie für dezentrale Erzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz

Ecofys und Partner entwickelten für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie eine Nachrüststrategie für Stromerzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz. Konkret wurde untersucht, welche Anlagentypen (Wind-, Biomasse-, KWK- und Wasserkraftanlagen) nach welchen Verordnungen an das Stromnetz angeschlossen sind, und wie groß das Gefährdungspotential ist. Darauf aufbauend wurde abgeschätzt, wie hoch der Aufwand zur Anpassung der Anlagen an aktuelle Erfordernisse ist, um die Stabilität des Stromnetzes auch bei Störfällen zu gewährleisten. Als Ergebnis erarbeitete das Konsortium konkrete Handlungsempfehlungen für das Ministerium. Dabei wurden auch juristische Vorschläge für eine neue Verordnung entwickelt.

Ergänzende Arbeiten zum BMU-Vorhaben SR 2560 - Auswertung Betriebserfahrung

Die Erfahrungen aus dem Betrieb der Kernkraftwerken sind eine wesentliche Erkenntnisquelle zur Beurteilung und Weiterentwicklung des Sicherheitsniveaus der Anlagen. Betriebserfahrungen werden daher seit langem systematisch ausgewertet. In dem vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) initiierten Vorhaben liegt der Schwerpunkt auf den Aspekten, die anlagenübergreifend von Bedeutung sind. Das Öko-Institut ist an der Auswertung von meldepflichtigen Ereignissen und sonstigen sicherheitsrelevanten Informationen zum Betriebsgeschehen beteiligt. Dies steht in engem Zusammenhang mit der laufenden Beratung und Zusammenarbeit mit der zuständigen Fachabteilung im BMU. Die inhaltlichen Schwerpunkte werden zum einen durch das aktuelle Tagesgeschehen bestimmt. Zum anderen sind die vom Öko-Institut eingebrachten Arbeitspunkte darauf ausgerichtet, moderne Aspekte in der Ereignisauswertung zu ergänzen (z.B.: ausgewogene Berücksichtigung menschlicher, technischer und organisatorischer Faktoren; internationale Entwicklungen; Einbeziehung zusätzlicher Informationsquellen). Das Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH durchgeführt.

Untersuchung des wirtschaftlichen Schadens durch einen Betriebsstillstand des Kernkraftwerks Biblis, Block A

Forschung 'Biokunststoffe' - Untersuchungen zur anaeroben Vorbehandlung von Biokunststoffen

Für die anaerobe Verwertung von Biokunststoffen ist deren Auflösung notwendig, um verfahrenstechnische Störungen zu vermeiden. Dies beinhaltet auch, dass die Desintegration bereits zu Beginn der Verwertung möglichst in großem Umfang stattfindet. Eine Desintegration innerhalb der entsprechenden Verweilzeit einer Vergärungsanlage ist nicht ausreichend. Aufgrund der unzureichenden Desintegration können Biokunststoffe vor allem in Nassvergärungsanlagen verfahrenstechnische Störungen hervorrufen. So können beispielsweise schon bei der Vorbehandlung (Zerkleinerung, Anmaischen) oder bei der Einbringung (Förderung, Dosierung) des Materials in den Fermenter Probleme entstehen. Besonders längere Folien und Tüten können sich um Aggregate wickeln und dadurch Stillstands- und Ausfallzeiten aufgrund der aufwendigen Beseitigung hervorrufen. Aber auch im Fermenter kann es zu Störungen der Rührwerke oder der Förderaggregate in die nachfolgenden Fermentern bzw. Gärrestbehältern kommen. Das Ziel der Untersuchungen ist es verschiedene Möglichkeiten der anaeroben Behandlung von Biokunststoffen zu untersuchen, um deren Desintegration vor der Vergärung zu verbessern. Dazu sollen verschiedene physikalische und chemische Behandlungsmethoden untersucht und auf ihre Eignung zur Desintegration hin untersucht werden. Nachfolgend sind Beispiele der untersuchten Biokunststoffe dargestellt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass eine anaerobe Verwertung desintegrierter Biokunststoffe möglich ist. Detailliertere Ergebnisse werden im Laufe des Jahres 2015 veröffentlicht.

Erforschung von Ansätzen der 'Operations Research' für ein KI-unterstütztes Verkehrsmanagementsystem im Bahnbetrieb

ASTROSE-VISION - Verteiltes Monitoringsystem zur Unterstützung der Infrastruktursicherheit und des ökologischen Managements von Freileitungstrassen, Teilvorhaben TUB: Kommunikationsnetzwerk und Datenanalyse

Getrieben durch die Herausforderungen einer nachhaltigen Energiewende hat der Energietransport von der zunehmend dezentralen Energieerzeugung bis zu den Energieverbrauchern erheblich an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang ist das Thema Freileitungmonitoring zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Erhöhung der Stromtragfähigkeit, um zwei konkrete Anwendungen zu nennen, in den Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung gelangt. Zielstellung des Projektes ASTROSE-VISION ist es, zu erforschen und beispielhaft zu erproben, wie energieautarke Sensornetzwerke mit bildverarbeitenden Monitoringkonzepten ergänzt werden können. Als praktischer Anwendungsfall steht bei den durchzuführenden Forschungen und Entwicklungen die Bewuchsüberwachung für ein ökologisches Management von Freileitungstrassen im Mittelpunkt. Ein zweiter Anwendungsschwerpunkt wird die Thematik der sicherheitsrelevanten Trassenüberwachung mit bildgenerierenden Methoden sein. Im Rahmen des Vorhabens soll ein sensorbasiertes Monitoringsystem entwickelt werden, welches die visuelle Überwachung in jedem Spannfeld (Distanz zwischen zwei Masten) durchführen kann. Gegenstand der geplanten Verbundforschung ist dabei die komplette Aufgabenkette zur Erforschung und Entwicklung einer beispielhaften automatisierten Lösung mit Hard- und Softwarekomponenten an den Leitungsseilen, mit integrierten Informations- und Kommunikationstechnologien entlang der Leitungen, mit automatisierten Instrumenten und Verfahren bezüglich erforderlicher Maßnahmen zur Gewährleistung der Verkehrssicherungspflicht und des ökologischen Trassenmanagements. Weiterhin wird angestrebt, die Detektion von Sabotage-Versuchen sowie die Übertragung und Verarbeitung von entsprechenden Bild-Informationen in die Lösung zu integrieren.

Validierung und Verifikation der Rechenprogramme COCOSYS und ASTEC

Umfassende Sicherheitsanalysen von Stör- und Unfallabläufen in Kernkraftwerken erfordern Rechenprogramme, die unter Berücksichtigung des aktuellen Standes von Wissenschaft & Technik eine möglichst realitätsnahe und verlässliche Simulation der Abläufe und der sich einstellenden Zustände in der Anlage erlauben. Zielsetzung des aktuellen Vorhabens ist es, den GRS-Systemcode COCOSYS ('Containment Code System') und den deutsch-französischen Integralcode ASTEC ('Accident Source Term Evaluation Code') weiter zu validieren, aktuelle Versuchsprogramme (hier insbesondere die THAI-Anlage bei Becker Technologies GmbH) zu begleiten sowie die Anwendbarkeit der Simulationskette ATHLET-CD ('Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients-Core Degradation') für Kern und Kühlkreislauf und COCOSYS für das Containment auch für die Phase nach Reaktordruckbehälter(RDB)-Versagen zu verifizieren. Die folgenden Arbeiten werden durchgeführt: Validierung von weiterentwickelten und neuen COCOSYS-Modellen sowie die Begleitung von Experimenten (AP1). Im Mittelpunkt steht dabei die aktuelle COCOSYS-Entwicklung zur Umstrukturierung des Moduls für das Aerosol- und Spaltproduktverhalten (AFP - 'Aerosol and Fission Product Module'). Verifizierung von COCOSYS durch Anlagenrechnungen (AP2). Die Arbeiten beinhalten die Analyse der vollständigen Simulationskette mittels gekoppelter ATHLET-CD und COCOSYS Rechnungen, einschließlich der Phase nach RDB-Versagen. Weitere Arbeitspunkte betreffen Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen mit COCOSYS (AP3). Darin wird die GRS-Methode mittels des Programms SUSA auf die COCOSYS Module für die Jod- und Aerosolmodellierung sowie die Schmelze-Beton-Wechselwirkung nach RDB-Versagen angewendet. AP4 beinhaltet internationale Aktivitäten. Dazu zählen insbesondere die Begleitung experimenteller Programme der OECD/NEA (THAI -'Thermal-hydraulics, Hydrogen, Aerosols, and Iodine', BIP -'Behaviour of Iodine Project', STEM -'Source Term Evaluation and Mitigation') sowie die Fortführung der Beteiligung am laufenden EU-Vorhaben CESAM (Code for European Severe Accident Management'), das zudem von der GRS auch koordiniert wird. Der AP 5 beinhaltet im Sinne einer Validierung die regelmäßige Durchführung des Regressionstestens und exemplarischer Anwendungsrechnungen zur Sicherstellung konsistenter Ergebnisse und Vermeidung unerwünschter Seiteneffekte bei bereits getesteten Teilen von COCOSYS. Die Qualitätssicherung wir in AP6 sichergestellt. Dazu zählen neben dem User Support z. B. durch Organisation von Workshops auch die Dokumentation sowie deren Aktualisierung. Hier sind Benutzer-Handbücher, Referenz-Handbücher sowie Nutzer-Empfehlungen zu nennen.

MuTiG - Multi-Terminal intelligent/integrated Grids, Teilvorhaben: Konzeption, Modellbildung und Analyse von modularen Multi-Terminal Netzanbindungen für Offshore-Windenergiesysteme mit Hilfe echtzeitfähiger Gesamtsystemsimulation

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.

Thermische Energiespeicher für die Erhöhung der Energieeffizienz in Heizkraftwerken

Thermische Energiespeicher für die Erhöhung der Energieeffizienz in Heizkraftwerken, Teilvorhaben: Gestaltung und Überwachung des Versuchs- und Regelbetriebs

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