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Weiterentwicklung und Test von Wellenkraftwerksmodulen auf einer schwimmenden Plattform zur Stromerzeugung inklusive Entwicklung modularer Energiewandler für maritime Anwendungen, Teilvorhaben: Entwicklung modularer und effizienter Energiewandler für maritime Anwendungen

Aufgrund der geografischen Begebenheiten ist die Energiegewinnung aus Meereswellen in Deutschland unter ökonomischen Maßstäben kaum abbildbar. Da dieser Bereich der Energiegewinnung aber wirtschaftlich kaum erschlossen ist, bietet dies auch das Potential für ein großes Wachstum. Somit ist gerade die Energieerzeugung auf schwimmenden Plattformen wie der Ocean Hybrid Plattform (OHP) für Länder wie Deutschland besonders interessant. Aufgrund der großen Übertragungswege sowie den rauen Umgebungsbedingungen stellt aber gerade diese Energieübertragung eines der Kernelemente für die dezentrale Energieerzeugung dar und ist somit ein wichtiger Bestandteil der Energiepolitik der Zukunft. Im geplanten Teilvorhaben sollen daher zunächst verschiedene Möglichkeiten zum Energietransport sowie zur Netzanbindung dieser Energiequellen untersucht und einander gegenübergestellt werden. Hierzu werden verschiedene Gleichspannungswandler, Wechselrichtertopologien und Regelungsansätze detailliert untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet. Nach der Auswahl einer geeigneten Anbindung soll im Anschluss eine innovative, kompakte, zuverlässige, effiziente und für den Einsatz im maritimen Umfeld optimierte Leistungselektronik entwickelt und im Laborumfeld validiert werden. Um die Praxistauglichkeit dieses Systems auch unter den rauen Bedingungen auf See zu testen, soll die entwickelte Anlage im Anschluss auf einer schwimmenden Testplattform aufgebaut und für mehrere Wochen betrieben werden. Dieser Test dient der Untersuchung der Netzanbindung unter realen Umgebungsbedingungen und soll Erkenntnisse im Bezug auf Konzepte zur Seewasserbeständigkeit, dem Betrieb unter ständigen Temperaturschwankungen und mechanischer Bewegung dienen. Des Weiteren soll diese Testanlage das Potential für eine mögliche Vermarktung dieser Technologie demonstrieren und Verbesserungspotentiale für eine potenzielle Produktentwicklung aufzeigen.

Wasserwiederverwendung und Erhöhung der Energieeffizienz auf Kläranlagen Südafrikas, EXI: ecReUse - Wasserwiederverwendung und Erhöhung der Energieeffizienz auf Kläranlagen Südafrikas

Gemeinsame Forschungsinfrastruktur zur nachhaltigen Steuerung von Netzzellen

ECS4DRES, Verbundprojekt: Elektroniksysteme für resiliente flexible Energienetze mit erneuerbaren Energieerzeugern - ECS4DRES

Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts

Die Hanfindustrie hat sich in den vergangenen Jahren aufgrund neuer politischer Rahmenbedingungen und innovativer Produktfelder zu einem stark wachsenden Wirtschaftsbereich entwickelt. Hanfprodukte werden in der Lebensmittel-, Pharma-, Automobil-, Bau-, Textil- und Papierindustrie eingesetzt. Das stärkste Wachstum der Hanfindustrie findet in der Produktion von Lebensmittel- und Lebensmittelzusätzen aus Hanfsamen, Hanf- und CBD-Ölen statt. Als Nebenprodukte fallen in diesen Wirtschaftsbereichen Extraktionsreste an, für die es derzeit nur bedingt Verwertungsmöglichkeiten gibt. In der industriellen Hanffaserproduktion werden aus getrocknetem Hanfstroh hochwertige Naturfasern gewonnen, die z.B. im Fahrzeugleichtbau zur Herstellung von Fahrzeugarmaturen und Verkleidungen eingesetzt werden. Hanffasern sind darüber hinaus ein etabliertes ökologisches Dämmstoffmaterial. Hanfdämmstoffe zeichnen sich durch eine bessere CO2 Bilanz gegenüber konventionellen Dämmstoffmaterialien wie Mineralwolle oder Styropor aus und bieten die Möglichkeit CO2 über mehrere Jahrzehnte im Dämmstoff zu fixieren. Im Dämmstoffherstellungsverfahren fallen neben dem Hauptprodukt Hanffasern im etwa gleichen Umfang zellulosehaltige Reststoffe an, die derzeit nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich genutzt werden. Im Hinblick auf eine zunehmende regenerative Energieversorgung sowie knapper werdende Ressourcen bzw. der kritischen Diskussion um den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energiegewinnung kommt der Erschließung biogener Rest- und Abfallstoffe für die Erzeugung effizienter, speicherbarer, flexibler und dezentraler Bioenergieträger zunehmende Bedeutung zu. Im Vorhaben HanfNRG sollen energetischen Nutzungsoptionen von Reststoffen der Hanfverarbeitung untersucht werden zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik.

Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts, Teilvorhaben: Vorbehandlung von Reststoffen der Hanffaserproduktion und Prozesskettenentwicklung für die energetische Verwertung

Die Hanfindustrie hat sich in den vergangenen Jahren aufgrund neuer politischer Rahmenbedingungen und innovativer Produktfelder zu einem stark wachsenden Wirtschaftsbereich entwickelt. Hanfprodukte werden in der Lebensmittel-, Pharma-, Automobil-, Bau-, Textil und Papierindustrie eingesetzt. Das stärkste Wachstum der Hanfindustrie findet in der Produktion von Lebensmittel- und Lebensmittelzusätzen aus Hanfsamen, Hanf- und CBD-Ölen statt. Als Nebenprodukte fallen in diesen Wirtschaftsbereichen Extraktionsreste an, für die es derzeit nur bedingt Verwertungsmöglichkeiten gibt. In der industriellen Hanffaserproduktion werden aus getrocknetem Hanfstroh hochwertige Naturfasern gewonnen, die z.B. im Fahrzeugleichtbau zur Herstellung von Fahrzeugarmaturen und Verkleidungen eingesetzt werden. Hanffasern sind darüber hinaus ein etabliertes ökologisches Dämmstoffmaterial. Hanfdämmstoffe zeichnen sich durch eine bessere CO2 Bilanz gegenüber konventionellen Dämmstoffmaterialien wie Mineralwolle oder Styropor aus und bieten die Möglichkeit CO2 über mehrere Jahrzehnte im Dämmstoff zu fixieren. Im Dämmstoffherstellungsverfahren fallen neben dem Hauptprodukt Hanffasern im etwa gleichen Umfang zellulosehaltige Reststoffe an, die derzeit nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich genutzt werden. Im Hinblick auf eine zunehmende regenerative Energieversorgung sowie knapper werdender Ressourcen bzw. der kritischen Diskussion um den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energiegewinnung kommt der Erschließung biogener Rest- und Abfallstoffe für die Erzeugung effizienter, speicherbarer, flexibler und dezentraler Bioenergieträger zunehmende Bedeutung zu. Im Vorhaben HanfNRG sollen energetischen Nutzungsoptionen von Reststoffen der Hanfverarbeitung untersucht werden zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik.

WEC - Kleinwindkraftanlagen

Die effiziente Nutzung von Windenergie stellt eine Zukunftsperspektive zur umweltfreundlichen Energiegewinnung in der Energiewirtschaft dar. Insbesondere die Bedeutung von Kleinwindkraftanlagen steigt zunehmend in Bereichen mit dezentralisierter Energieversorgung bzw. bei der Energiegewinnung in Regionen mit großem Windpotenzial aber schlechter Zugänglichkeit. Die effiziente, auf Energiegewinn optimierte Ausnutzung von Windkraftanlagen hängt von vielen Faktoren ab, wobei die Lage der Anlage im Landschaftsrelief, die örtlich erreichbaren Windgeschwindigkeiten, sowie die Positionierung der einzelnen Windkraftanlagen zueinander eine entscheidende Rolle spielen. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung einer Kleinwindkraftanlage für eine Reihe spezieller Anforderungen. Die Anlagen sollen in küstennahen Gebieten, aber auch in gebirgigen oder tropischen Regionen eingesetzt werden können. Korrosionsbeständigkeit und ausreichende Festigkeit sollen eine wartungsarme Langzeitnutzung gewährleisten. Der Leistungsbereich soll durch einfache Modifikationen an die örtlichen Windverhältnisse angepasst werden können.

FH-Kooperativ 1-2020: Entwicklung amorpher Weichmagnetkerne für hocheffiziente Transformatoren (coreA)

Neue Daten für die Energiewende, Teilvorhaben: NEED-Anwendungsfälle für Energieinfrastrukturen und Anbindung von Werkzeugen zur Auslegungsplanung von Strom- und Wärmenetzen

Mit der NEED-Plattform werden die Prozesse eines Datenökosystems beschleunigt. Automatisiert werden heterogene energiebezogene Datenquellen zusammengeführt und mittels Ontologien konsistent über die verschiedenen Sektoren sowie zeitliche und räumliche Ebenen verknüpft. In diesem Zusammenhang sollen bestehenden Datenplattformen nicht ersetzt, sondern vielmehr als Quelle in das Ökosystem integriert werden. Neben konventionellen Datenquellen der verschiedenen Planungsebenen sollen dabei auch Möglichkeiten erforscht werden, um Lücken mit synthetischen Daten zu schließen. Die NEED-Plattform ist ein robustes, pflegeleichtes und flexibles Werkzeug zur Planung von Energiemaßnahmen auf verschiedenen räumlichen Ebenen, ohne das Gesamtbild aus dem Blick zu verlieren. Das Teilvorhaben hat insbesondere die Demonstration einer skalierbaren und integrierten Infrastrukturplanung auf Basis der an die NEED-Plattform für Stromverteilnetze, Wärmenetze, dezentrale Energieanlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung, sowie Flexibilitätsbereitstellung zum Ziel. Siemens will hierzu seine Werkzeuge (ESDP, PSS SINCAL) an die NEED-Plattform anbinden und deren Potential für Planungsaufgaben demonstrieren.

Entwicklung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses

Vorhabensziel ist die Entwicklung und Bewertung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines integrierten Gas-Dampf-Prozesses. Der Prozess verfügt über eine hohe Wärmelastvariabilität und bietet die Möglichkeit zur Nutzung industrieller Abwärme. Zugleich ist er wirtschaftlicher gegenüber heutigen ausgeführten KWK-Anlagen. Der Prozess nutzt die Möglichkeit, Wasserdampf, der im Abhitzekessel erzeugt wird oder in einem externen Prozess anfällt, an geeigneten Stellen vor dem Turbineneintritt zu injizieren. Die Möglichkeit, zwischen Wärmeauskopplung und innerer Wiedereinspeisung zu wechseln, ist ein wesentlicher Vorteil des Prozesses. Prozessanalyse und -simulation sollen effektive Schaltungen und Variationsmöglichkeiten aufzeigen. Es werden für einzelne Komponenten technische Lösungen erarbeitet, wobei der Schwerpunkt auf der Gasturbine liegt. Die energiewirtschaftliche Bewertung vergleicht Konkurrenztechnologien und bewertet die ökonomische Einsatzfähigkeit. Die Ergebnisse sollen bei dezentralen und hybriden Energieanlagen umgesetzt werden. Zwischenschritte sind eine Versuchsanlage an der TUD (kleiner als 1 MW) und eine Demoanlage größerer Leistung.

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