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Entwicklung eines Wasserstoffbrennverfahrens in Industriemotoren zur Dekarbonisierung von BHKW, Teilvorhaben: Motorgesamtkonzept und Brennverfahrensentwicklung

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

Potentiale von Open Source Hardware für dezentrale Energieversorgung mit Erneuerbaren Energien in der sozial-ökologischen Transformation, Teilvorhaben: Entwicklung und Verbreitung von flexibler Hardware für dezentrale Energieversorgung

Die Demokratisierung der Energiewende ist hinsichtlich der Komplexität der organisationalen und prozeduralen Fragen ein 'wicked problem', dennoch gibt es umfangreiches empirisches Wissen und ein breites politisches Instrumentarium hinsichtlich der Förderung von Akzeptanz, Teilhabe und Aneignung von Erneuerbare Energie-Projekten. Wenig erforscht hingegen ist die Rolle von technischen Kompetenzen, von Offenheit - nicht nur des Prozesses, sondern der Technologie selbst - und von der Qualität der Mensch-Technik-Beziehungen für die soziale Nachhaltigkeit von Technologien der Energiewende. Dieser Frage will sich das vorliegende Vorhaben mit dem Fokus auf Open Source Hardware widmen. Die Open Source Hardware-Bewegung hat sich zum Ziel gesetzt, eine nachhaltige Entwicklung und Anwendung von Technologien zu ermöglichen, indem sie Baupläne von technischen Komponenten, Produkten und Systemen öffentlich zugänglich macht und hierbei auf leicht nachbaubare technische Lösungen mit gut verfügbaren Komponenten setzt. Mit diesem Vorhaben wollen wir die folgenden Fragestellungen adressieren: - Welche Open Source Hardware-Lösungen für dezentrale Energieversorgung finden sich bereits? Wie sind diese aus sozio-technischer Sicht und in ihrem Potential für eine gerechte Energiewende zu bewerten und für die weitere Forschung und Entwicklung zu systematisieren? - Wie können Open Source Hardware-Lösungen unter Berücksichtigung verschiedener technologischer Konzepte und Kreislaufaspekte sowie unterschiedlicher Anwendungs- und Nutzungsszenarien weiterentwickelt werden, und welche Wirkungen erzielen sie in der praktischen Anwendung zur Energieversorgung im Alltag? - Wie können Open Source Hardware-Lösungen für dezentrale Energieversorgung besser verbreitet und skaliert werden? - Ist es möglich Open Hardware-Lösungen so vorzubereiten, dass sie weitgehend ohne technische Vorkenntnisse nutzbar sind? Welche technischen Systeme können nur mit Hilfe oder durch Fachkräfte aufgebaut werden?

Wandel durch Innovation in der Region - Integrative Energielösungen in Landwirtschaft und nachhaltige Landnutzung der Lausitz, Teilvorhaben 4: Entwicklung von APPs und Sensornetzwerken zur Ermittlung und Optimierung des wirtschaftlichen und ökologischen Nutzens von Agrar-PV-Anlagen

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.

Energetisch aktivierte Bauelemente aus Stahl zur flächigen Energieübertragung (TP 3)

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.

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.

ReFlex: Replicability Concept for Flexible Smart Grids, Wüstenrot Germany

Introduction: By 2020, the community Wuestenrot wants to cover its energy needs through the utilization of renewable energy sources, such as biomass, solar energy, wind power and geothermal energy, within the town area of 3000 hectares. In order to elaborate a practicable scheme for realizing this idea in a 'real' community and to develop a roadmap for implementation, the project 'EnVisaGe' under the leadership of the Stuttgart University of Applied Sciences (HFT Stuttgart) was initiated. Accompanying particular demonstration projects are a) the implementation of a plus-energy district with 16 houses connected to a low exergy grid for heating and cooling, b) a biomass district heating grid with integrated solar thermal plants. Project goal: The aim of the project is to develop a durable roadmap for the energy self-sufficient and energy-plus community of Wüstenrot. The roadmap shall be incorporated in an energy usage plan for the community, that shall be implemented by 2020 and brings Wüstenrot in an energy-plus status on the ecobalance sheet. A main feature within the EnVisaGe project is the implementation of a 14,703-m2 energy-plus model district called 'Vordere Viehweide'. It consists of 16 residential houses, supplied by a cold local heating network connected to a large geothermal ('agrothermal') collector. Here PV systems for generating electricity are combined with decentralised heat pumps and thermal storage systems for providing domestic hot water as well as with batteries for storing electricity. Another demonstration project is a district heating grid fed by biomass and solar thermal energy in the neighbourhood 'Weihenbronn'. It's based on a formerly oil-fired grid for the town hall and was extended to an adjacent residential area.

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.

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