Das Projekt "FP4-NNE-THERMIE C, Variable speed technology for low heat hydropower systems" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Kassel, Fachbereich 16 - Elektrotechnik,Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik, Rationelle Energiewandlung.Objective: Aim is to modify two small hydropower plants to variable speed operation in order to increase annual energy output by improved part load efficiency and design flow. A 100 kW vertical axis Francis turbine (Kaltenburg, DE) and a new 18 kW waterwheel (Bettborn, LU) will be modified to variable speed operation by use of a AC-AC converter. There will be installed a movable free-overfall weir at the waterwheel. By an expected increase of the electricity production in the range of 10 to 20 per cent , the aim is to proof viability of improving existing low head hydro sites with this technology. Especially low head sites have high variation of head and flow. Variable speed technology allows the system to operate at maximum efficiency for a wide range of hydraulic conditions. Modern power electronics replaces complex mechanical control systems with a high need for maintenance. In wind energy, variable speed technology has already proven its advantages compared to other mechanical technologies. General Information: Unlike earlier approaches with a combination of double regulated turbines and variable speed in a new installation, in this project the combination of a Francis turbine (respectively a water wheel) in existing plants together with a frequency converter will be used to increase part load efficiency and design flow of the system. Only the new IGBT controlled converters which are now used in wind energy as well as in motive power industry appliances can guarantee a reliable variable speed operation of a normal asynchronous generator. The combination of the movable weir and variable speed operation of the water wheel will allow to optimise the power output of the plant under all conditions. The use of an IGBT converter makes it possible to compensate reactive power to improve the mains performance. Due to detailed theoretical analysis and according to the positive experience with variable speed operation in wind energy and motive power technology, the expected increase of the annual power output of the two plants is in the range of 10 to 20 per cent of the actual value. This will reduce the specific cost of the electricity by the same range. For the actual payback tariffs of many European countries, this will increase the number of feasible low head sites. The top water level control by variation of turbine speed (and so flow) will be demonstrated to show a simple, reliable and energy saving alternative to the old hydraulic systems, which are still installed in many sites. The success of the variable speed system in this plants will open a big European SME market for cheap technological improvement of small hydropower plants and low head sites. The monitored performance of the plants data will be stored in a data logger with a modem, to allow automatic down-loading from a server-PC via modem. ... Prime Contractor: Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik - IEE; Kassel; Germany.
Das Projekt "Steigerung von Qualität und Effizienz bei der Ertragsabschätzung für Windparks" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik.Zur Erreichung der von der neuen Bundesregierung gesteckten Ausbauziele in der Windenergie ist die Erschließung einer Vielzahl neuer Flächen für Windparks in kurzer Zeit erforderlich. Grundlage für die Windparkplanung an einem neuen Standort ist die Abschätzung der zu erwartenden Energieerträge sowie die Auswahl geeigneter Windenergieanlagen. Derzeit ist die Ertragsabschätzung mit hohen Unsicherheiten behaftet. Zudem ist sie insbesondere aufgrund der aktuell erforderlichen, einjährigen Windmessung zeit- und kostenintensiv. Ziel des Projektes ist es deshalb, durch Verbesserungen entlang der gesamten Prozesskette qualitativ bessere Ertragsabschätzungen in kürzerer Zeit und zu deutlich geringeren Kosten zu ermöglichen. Für die Zielerreichung werden Verfahren entwickelt, die eine bessere Datengrundlage (z.B.Reanalysen, Rauhigkeitsdaten) für die Windbranche liefern. Darüber hinaus werden an verschiedenen Stellen innovative Verfahren aus dem Bereich der Data Science wie maschinelles Lernen oder Modellensembles verwendet, um eine genaue Abschätzung der Energieerträge in kürzerer Zeit zu ermöglichen. Das Zusammenführen der verschiedenen Verfahren und Daten zu einem Gesamtprozess ermöglicht neben der Qualitätssteigerung einen hohen Grad an Automatisierung von Ertragsgutachten. Letztendlich schafft das Projekt damit die Grundlage für eine Senkung der Projektrisiken für Planer und Projektierer. Darüber hinaus können die entwickelten Verfahren auch für genauere regionale Potenzialabschätzungen verwendet werden und so einen Beitrag zur besseren Planung des Windenergieausbaus leisten. Das Fraunhofer IEE koordiniert das Verbundprojekt. Wissenschaftlich fokussiert sich das Fraunhofer IEE im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten auf die Entwicklung von Verfahren zur Detektion von Rauhigkeitsänderungen auf Basis von Erdbeobachtungsdaten und entwickelt zeitreihenabhängige Verlustmodelle für verbesserte Ertragsabschätzungen.
Das Projekt "Steigerung von Qualität und Effizienz bei der Ertragsabschätzung für Windparks, Teilvorhaben: Entwicklung und Test von KI-basierten Methoden zur Verkürzung der Messdauer und Abschätzung der Designwindbedingungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Kassel, Institut für Elektrische Energietechnik.Zur Erreichung der von der neuen Bundesregierung gesteckten Ausbauziele in der Windenergie ist die Erschließung einer Vielzahl neuer Flächen für Windparks in kurzer Zeit erforderlich. Grundlage für die Windparkplanung an einem neuen Standort ist die Abschätzung der zu erwartenden Energieerträge sowie die Auswahl geeigneter Windenergieanlagen. Derzeit ist die Ertragsabschätzung mit hohen Unsicherheiten behaftet. Zudem ist sie insbesondere aufgrund der aktuell erforderlichen, einjährigen Windmessung zeit- und kostenintensiv. Ziel des Projektes ist es deshalb, durch Verbesserungen entlang der gesamten Prozesskette qualitativ bessere Ertragsabschätzungen in kürzerer Zeit und zu deutlich geringeren Kosten zu ermöglichen. Für die Zielerreichung werden Verfahren entwickelt, die eine bessere Datengrundlage (z.B.Reanalysen, Rauhigkeitsdaten) für die Windbranche liefern. Darüber hinaus werden an verschiedenen Stellen innovative Verfahren aus dem Bereich der Data Science wie maschinelles Lernen oder Modellensembles verwendet, um eine genaue Abschätzung der Energieerträge in kürzerer Zeit zu ermöglichen. Das Zusammenführen der verschiedenen Verfahren und Daten zu einem Gesamtprozess ermöglicht neben der Qualitätssteigerung einen hohen Grad an Automatisierung von Ertragsgutachten. Letztendlich schafft das Projekt damit die Grundlage für eine Senkung der Projektrisiken für Planer und Projektierer. Darüber hinaus können die entwickelten Verfahren auch für genauere regionale Potenzialabschätzungen verwendet werden und so einen Beitrag zur besseren Planung des Windenergieausbaus leisten. Die Universität Kassel fokussiert sich im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten auf die Entwicklung von Verfahren zur Langzeitkorrektur von Kurzzeitwindmessungen mittels Methoden von künstlicher Intelligenz und die verbesserte Abschätzung der Designwindbedingungen.
Das Projekt "Redox processes along gradients" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Forschungsstation.The relevance of biogeochemical gradients for turnover of organic matter and contaminants is yet poorly understood. This study aims at the identification and quantification of the interaction of different redox processes along gradients. The interaction of iron-, and sulfate reduction and methanogenesis will be studied in controlled batch and column experiments. Factors constraining the accessibility and the energy yield from the use of these electron acceptors will be evaluated, such as passivation of iron oxides, re-oxidation of hydrogen sulfide on iron oxides. The impact of these constraints on the competitiveness of the particular process will then be described. Special focus will be put on the evolution of methanogenic conditions in systems formerly characterized by iron and sulfate reducing condition. As methanogenic conditions mostly evolve from micro-niches, methods to study the existence, evolution and stability of such micro-niches will be established. To this end, a combination of Gibbs free energy calculations, isotope fractionation and tracer measurements, and mass balances of metabolic intermediates (small pool sizes) and end products (large pool sizes) will be used. Measurements of these parameters on different scales using microelectrodes (mm scale), micro sampling devices for solutes and gases (cm scale) and mass flow balancing (column/reactor scale) will be compared to characterize unit volumes for organic matter degradation pathways and electron flow. Of particular interest will be the impact of redox active humic substances on the competitiveness of involved terminal electron accepting processes, either acting as electron shuttles or directly providing electron accepting capacity. This will be studied using fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis (PARAFAC) of the gained spectra. We expect that the results will provide a basis for improving reactive transport models of anaerobic processes in aquifers and sediments.
Das Projekt "Predictive Spatial Analytics for Solar Energy Grid Integration: Enhancing Reliability and Efficiency" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Rosenheim, Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer.
Das Projekt "Perowskit auf Q.antum (NEO) Tandemzellen 2, Teilvorhaben: Abschwächung ionischer Leistungsverluste für stabile Perowskit/Q.antum Tandemzellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Professur für angewandte Physik kondensierter Materie (Experimentelle Physik Kondensierter Materie).Metall-Halogenid Perowskite werden als eine herausragende Materialklasse in der Photovoltaik für zukünftige Hocheffizienz-Solarzellen angesehen, weil diese kostengünstig und skalierbar mit der bewährten Silizium Technologie in Tandemsolarzellen kombiniert werden können. Seit 2015 werden solche Tandemsolarzellen intensiv erforscht und gerade in den letzten Jahren gab es immensen Wissenszuwachs und Entwicklungserfolge. So können im Labormaßstab heutzutage weit über 30 % Energieausbeute erzielt werden. Allerdings werden diese Ergebnisse noch vorwiegend mit Silizium Heterokontakt Bottomzellen erzielt, die nur einen kleinen Marktanteil besitzen. Einige Teams aus Wissenschaft und Industrie, darunter auch die Antragsteller im vorherigen Projekt PeroQ, konnten aber auch erstaunliche Wirkungsgradsteigerungen für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen auf Basis von PERx/TopCon Bottomzellen zeigen. Zum Beispiel wurde eine Tandemzelle auf einer Q.ANTUM Bottomzelle mit einem Wirkungsgrad von 28,7 % demonstriert, was das hohe Potential dieser massenmarkttauglichen Technologie demonstriert. Ziel in diesem Folgeprojekt PeroQ-2 ist es nun, den in PeroQ gelegten Grundstein für die Perowskit/Silizium Tandemtechnologie auf Q.ANTUM (NEO) Bottomzellen weiter auszubauen und auf ein höheres Technology readiness level (TRL) zu heben. Dies wird durch den Einsatz von massenfertigungstauglichen Prozessen und Materialien (Ko-Verdampfen des Perowskit-Absorbers), der Skalierung der Zellfläche auf eine volle Waferfläche (M6 und M10), hinreichende Langzeitstabilitäten und der Erforschung von Verlustmechanismen realisiert. Um die Grundlage für weitere Leistungs- und Stabilitätsverbesserungen zu legen, unterstützt die Uni Potsdam das Projekt durch den Einsatz und die Entwicklung von innovativen Charakterisierungsmethoden die eine globale Analyse der Verlustmechanismen ermöglichen. Als Ziel strebt das Konsortium Qcells, HZB und Uni Potsdam eine Tandemeffizienz von 28 % auf voller Waferfläche an.
Das Projekt "Steigerung von Qualität und Effizienz bei der Ertragsabschätzung für Windparks, Teilvorhaben: Fernerkundung und Verlustmodellierung für bessere Ertragsabschätzungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik.Zur Erreichung der von der neuen Bundesregierung gesteckten Ausbauziele in der Windenergie ist die Erschließung einer Vielzahl neuer Flächen für Windparks in kurzer Zeit erforderlich. Grundlage für die Windparkplanung an einem neuen Standort ist die Abschätzung der zu erwartenden Energieerträge sowie die Auswahl geeigneter Windenergieanlagen. Derzeit ist die Ertragsabschätzung mit hohen Unsicherheiten behaftet. Zudem ist sie insbesondere aufgrund der aktuell erforderlichen, einjährigen Windmessung zeit- und kostenintensiv. Ziel des Projektes ist es deshalb, durch Verbesserungen entlang der gesamten Prozesskette qualitativ bessere Ertragsabschätzungen in kürzerer Zeit und zu deutlich geringeren Kosten zu ermöglichen. Für die Zielerreichung werden Verfahren entwickelt, die eine bessere Datengrundlage (z.B.Reanalysen, Rauhigkeitsdaten) für die Windbranche liefern. Darüber hinaus werden an verschiedenen Stellen innovative Verfahren aus dem Bereich der Data Science wie maschinelles Lernen oder Modellensembles verwendet, um eine genaue Abschätzung der Energieerträge in kürzerer Zeit zu ermöglichen. Das Zusammenführen der verschiedenen Verfahren und Daten zu einem Gesamtprozess ermöglicht neben der Qualitätssteigerung einen hohen Grad an Automatisierung von Ertragsgutachten. Letztendlich schafft das Projekt damit die Grundlage für eine Senkung der Projektrisiken für Planer und Projektierer. Darüber hinaus können die entwickelten Verfahren auch für genauere regionale Potenzialabschätzungen verwendet werden und so einen Beitrag zur besseren Planung des Windenergieausbaus leisten. Das Fraunhofer IEE koordiniert das Verbundprojekt. Wissenschaftlich fokussiert sich das Fraunhofer IEE im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten auf die Entwicklung von Verfahren zur Detektion von Rauhigkeitsänderungen auf Basis von Erdbeobachtungsdaten und entwickelt zeitreihenabhängige Verlustmodelle für verbesserte Ertragsabschätzungen.
Das Projekt "Windenergieanlagen mit optimierter Produktivität durch Flottenmonitoring ohne zusätzliche Sensorik, Teilvorhaben: Datenanalyse und datengetriebene Modelle, DDM" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Siegen, Department Maschinenbau, Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung.Das Projekt WEA-produktiv beschäftigt sich mit der Ertragsoptimierung von Windenergieanlagen (WEA) durch Identifikation von WEA mit suboptimaler Stromproduktion und den Ursachen für die Ertragsverluste. Dies erfolgt auf Grundlage von Daten mehrerer WEA im Kontext des Population- oder Flotten-Monitorings. Dafür werden gemessene Schwingungs- aber auch SCADA-Daten genutzt. Genauere Zusammenhänge zwischen SCADA-, Schwingungsdaten und dem Energieertrag werden auf Grundlage von 5-jährigen Messreihen einer dem Betreiber Bürger-Energie Altertheim eG gehörenden WEA (ein sog. physikalischer Zwilling) untersucht. Die vorliegenden Messdaten des physikalischen Zwillings (SCADA + weitere hundert Messkanäle) stehen auch als Ausgangspunkt für den Aufbau eines digitalen Zwillings zur Verfügung. Dieser dient dazu, die genannten Zusammenhänge wiederzugeben und wird für die Ertragsverlustidentifikation an weiteren Anlagen in der Flotte genutzt. Die Schwerpunkte der Universität Siegen (Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung, MSHM) liegen in der Analyse der 5-jährigen Messdaten des physikalischen Zwillings und der Flotten-Daten. Es soll ein datengetriebenes Modell und Algorithmen entwickelt werden, die auf Grundlage der Flotten-Daten und des digitalen Zwillings, Aussagen über die Ursachen für Energieverluste ermöglichen. Das Modell und die Algorithmen werden erweitert, damit die Identifikation nur auf Basis von SCADA, ohne weitere Sensorik möglich wird. Weiterer Schwerpunkt von MSHM liegt in der Erweiterung der Sensorik des physikalischen Zwillings.
Das Projekt "ELCALC - Tabellenkalkulation für nachhaltige Stromversorgung" wird/wurde gefördert durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung.Das Modellinstrument ELCALC erlaubt die Definition, Quantifizierung und Nachverfolgung verschiedener Indikatoren, mit denen der Versuch unternommen werden kann, das Modell einer nationalen bzw. regionalen Stromversorgung in Richtung Nachhaltigkeit zu verändern. Auf diese Weise ist es möglich, durch Modellexperimente zu lernen, wie nicht-nachhaltige Elemente der Stromversorgung sukzessiv abgebaut und nachhaltigkeitsfördernde Elemente aufgebaut werden können. ELCALC kann zur Erstellung und Plausibilitätsprüfung von Szenarien für die Stromversorgung eines Landes oder einer Region eingesetzt werden. Das Modell erlaubt die Veränderung der installierten Leistung verschiedener Technologieoptionen und liefert dem Nutzer eine direkte Rückmeldung über die Auswirkung jeder Veränderung hinsichtlich Kosten, Umweltwirkungen und Energieerträgen des eingestellten Strom-Mix. Auf diese Weise ist es möglich, iterativ verschiedene Szenarien im Hinblick auf bestimmte Zielfunktionen, z.B. möglichst geringe Gesamtkosten, Flächenverbrauch, Treibhausgasemissionen, Importabhängigkeit oder Kombinationen mehrerer Kriterien zu erstellen. Die eingegebenen Parameter werden für eine stündliche Zeitschrittsimulation des gesamten Strom Mix zur Erfüllung einer durch eine jährliche Lastkurve vorgegebenen Versorgungsaufgabe verwendet. Das Modell ELCALC arbeitet mit festen Modelljahren, z.B. 2015, 2020, 2030, 2040, usw., Zwischenschritte können nicht berechnet werden. Das Modell verwendet einen vereinfachten 'Grüne Wiese' Ansatz, d.h. der gesamte vorgegebene Kraftwerkspark wird unter der Annahme berechnet, dass sämtliche Infrastrukturen in dem jeweiligen Modelljahr gebaut und betrieben werden.
Das Projekt "Geologische und verfahrenstechnische Möglichkeiten der Erdwärmenutzung am Standort der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)" wird/wurde gefördert durch: GeoDienste GmbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Zentrum für Geothermie und Zukunftsenergien.Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.
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