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s/dezentrale-energieerzeugung/Dezentrale Energieerzeugung/gi

ISGAN-Annex_WG, ISGAN Working Group 7; Beitrag Öko-Institut

Entwicklung eines Wasserstoffbrennverfahrens in Industriemotoren zur Dekarbonisierung von BHKW, Teilvorhaben: Entwicklung eines applikationsoptimierten und robusten Kolbensystems

Gemeinsame Forschungsinfrastruktur zur nachhaltigen Steuerung von Netzzellen, Teilvorhaben: Autonome Netzsteuerung zur optimalen integration neuer Technologien und Verifizierung an gemeinschaftlich genutzen Forschungsinfrastrukturen

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.

The frequency stability challenge, Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik

Eine im Auftrag des FNN im VDE erstellte Studie von Ecofys und dem IFK empfiehlt die teilweise Nachrüstung von Solarstromanlagen, um die sogenannte 50,2-Hertz-Problematik zu lösen. Bis zur Einführung einer Übergangsregelung im April 2011 mussten sich Stromerzeuger am Niederspannungsnetz beim Überschreiten einer Netzfrequenz von 50,2 Hertz vom öffentlichen Netz trennen. Würde der seltene Fall einer Überfrequenz mit der heute installierten PV-Leistung eintreten, ginge deren zu diesem Zeitpunkt eingespeiste Leistung schlagartig verloren. Das Nachrüsten älterer Solaranlagen soll für diesen Fall Vorsorge treffen und rund 9 GW installierte Leistung ertüchtigen. Die Studie mit dem vollständigen Titel Auswirkungen eines hohen Anteils dezentraler Erzeugungsanlagen auf die System-/Netzstabilität bei Überfrequenz und Entwicklung von Lösungsvorschlägen zu deren Überwindung wurde von Ecofys und dem Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart verfasst. Auftraggeber sind die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber vertreten durch EnBW Transportnetze AG, der Bundesverband Solarwirtschaft e. V. (BSW-Solar) und das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE/FNN). Die Empfehlungen wurden am 1. September 2011 den Bundesministerien für Umwelt und für Wirtschaft vorgestellt.

Additive Fertigung zur Unterstützung der Dekarbonisierung von Energiewandlungssystemen, Teilvorhaben: KI-Design und AM-Prozessparameterentwicklung für dünnwandige Strukturen für Wärmetauscher

Dezentrale Energiemanagementsysteme DEMS - Teilprojekte im OFFIS / Universität Oldenburg: - DEMS-Systemarchitektur (OFFIS) - DEMS-Datenmodellierung, -Datenqualitätsmanagement (Uni Oldenburg) - Energieplanungs- und Steurungsprozesse (OFFIS) - Bezugsoptmierung durch adaptive Verbraucher (OFFIS)

Bedingt durch Liberalisierungen im Strom- und Gasmarkt und den zunehmenden Einsatz umweltfreundlicher und regenerativer Energiequellen wie beispielsweise Wind, Brennstoffzellen oder Photovoltaik, vollzieht sich ein Strukturwandel in der Energieversorgung. Die hierbei zunehmende Dezentralisierung der Strom- und Wärmeerzeugung stellt neue Anforderungen an die Energieversorgung und das Energiemanagement, um die Versorgungssicherheit und Versorgungsqualität sicher zu stellen. Das bisherige 'top down'-Konzept zur Steuerung und Versorgung muss im Hinblick auf eine 'bottom up'-Integration der Informations- und Kommunikations-'Inseln' in einem dezentralen Energiemarkt neu überdacht werden. Im Projekt 'Dezentrale Energiemanagementsysteme' (DEMS) wird an innovativen Ansätzen für das Management eines Stromnetzes mit zunehmender Dezentralisierung gearbeitet. In einem Konsortium niedersächsischer Hochschulen und Forschungseinrichtungen sowie der EWE Aktiengesellschaft und deren IT-Tochter BTC befasst sich OFFIS mit den Themen IT-Systemarchitektur, Datenmodellierung/Interoperabilität, Prozessmodellierung, Adaptive Verbraucher, Hochverfügbarkeit, Datenqualität und Kommunikationsinfrastruktur. Neben diesen TI-Themen werden in weiteren Teilprojekten Forschungsfragen des Netzmanagements und der Bezugsoptimierung bearbeitet. Dazu werden Ansätze gewählt, die deutliche Innovationspotentiale versprechen, wie der Einsatz von Ontologien, Modellgetriebene Entwicklung, formale Verifikation oder auch der Einsatz von Softwareagenten. Im Schwerpunktthema 'IT-Systemarchitektur' beispielsweise befasst sich OFFIS gemeinsam mit der BTC AG mit dem Aufbau einer Energie-Services Infrastruktur. Aufbauend auf den Konzepten einer serviceorientierten Architektur werden bestehende Altsysteme und neue Funktionalitäten für das dezentrale Energiemanagement als Komponenten gekapselt. Diese Komponenten stellen Services zum Aufruf der fachlichen Funktionen zur Verfügung. Über eine Integrationsplattform werden diese Energie-Services als Web Services angebunden und in Geschäftsprozessen für das Energiemanagement orchestriert. Die Services für das dezentrale Energiemanagement basieren hierbei auf dem im IEC Standard 61850 definierten Datenmodell CIM (Common Information Model). Dieses Datenmodell dient als Basis zur Gewährleistung der semantischen Interoperabilität der Services. Neben dem CIM wird der Einsatz weiterer internationaler Standards und Normen evaluiert, die zum Teil von OFFIS als so genannte 'Ontologien' definiert worden sind. Die Datenbasis für die operativen und strategischen Entscheidungen im Projekt muss von einer hohen Qualität sein. Ansonsten können fehlerhafte Eingangsdaten der Services die Ergebnisqualität des 'Gesamt-DEMS' stark vermindern.

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.

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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