Die ganzjährige Versorgung mit erneuerbarer thermischer Energie stellt eine zentrale Herausforderung der Energiewende dar. Die Gründe sind die saisonalen Zyklen des Energiebedarfs und die eingeschränkte Möglichkeit des Transports thermischer Energie. Das Projekt 'EEW' verfolgt das Ziel einer dezentralen, ganzheitlichen Sektorenkopplung auf Quartiersebene, die ganzjährig die Versorgung mit erneuerbarer Wärme sicherstellen kann. Die Grundlage für das Projekt bilden zwei vom Projektpartner GP Joule mitentwickelte Modellregionen - eine dominiert durch PV-Strom die andere durch Wind-Strom. Für diese Modellregionen wird der vom Projektpartner DLR entwickelte thermochemische Energiespeicher auf Basis von gebranntem Kalk und Wasser weiterentwickelt. Die Vorteile des Speichers liegen im denkbar günstigen und weltweit verfügbaren Speichermaterial 'Kalk' sowie in einer verlustfreien Speicherung. Die zentrale Herausforderung der Speichertechnologie liegt in der effizienten Reaktionsführung der Be- bzw. Entladungsreaktion die im Rahmen des Projekts auf Basis der Pflugscharmischer-Technologie des Projektpartners Lödige optimiert werden soll. Das Projektziel ist daher eine kostengünstige, ressourcenschonende und effizienten Speichertechnologie zur Kopplung des Strom- und Wärmesektors für die regenerative Wärmebereitstellung in der Nahwärmeversorgung von Wohnquartieren zu entwickeln. Das Projekt verfolgt dabei einen ganzheitlichen Lösungsansatz: Die Systemintegration, die experimentelle Hardwareentwicklung als auch die industrielle Skalierung und wirtschaftliche Verwertungsmöglichkeiten aus Hersteller- und Nutzersicht. Mit Abschluss des Projekts liegt ein Integrations- und Betriebskonzept für das Speichersystems in einem realen Nahwärmenetz vor und ist anhand belastbarer Betriebsdaten techno-ökonomisch bewertet. Damit kann im Anschluss an das Projekt die Technologie direkt im Feld demonstriert und von den Partnern wirtschaftlich verwertet werden.
Motivation: Die Landwirtschaft muss sich an die Klimaveränderungen anpassen. In der Pflanzenproduktion ist hierfür die reduzierte Bodenbearbeitung und Direktsaat in Kombination mit Mulchschichten aus Pflanzenresten eine Möglichkeit. Darüber hinaus wird gefordert, chemische Pflanzenschutzmittel zu reduzieren, u.a. in der Unkrautbekämpfung. Die mechanische Unkrautbekämpfung gewinnt daher an Bedeutung, ist aber häufig nicht kompatibel mit einer reduzierten Bodenbearbeitung mit großen Mulchauflagen. In der Regel ist auch der Einfluss des Bodenbearbeitungssystems auf den Leistungsbedarf der Geräte ungeklärt. Zukünftig werden mehr Unkrautbekämpfungsverfahren benötigt, die unabhängig von den Bodeneigenschaften sind. Obwohl die Landwirtschaft Leidtragende der Klimaveränderung ist, trägt sie gleichzeitig dazu bei. Unter anderem Traktoren und Landmaschinen emittieren klimaschädliches CO2. Diese direkten Emissionen könnten für die Leistungsklasse <70 kW durch den Einsatz batterieelektrischer Traktoren entfallen, welche besonders für den Antrieb nicht-chemischer Unkrautbekämpfungsgeräte geeignet sind. Ziele/Mehrwert: Es sollen technologische und arbeitswirtschaftliche Daten in der chemiefreien Unkrautbekämpfung im Zusammenhang mit batterieelektrischen und verbrennungsmotorischen Traktoren ermittelt und bewertet werden. Der Einfluss einer nicht-wendenden im Vergleich zu einer wendenden Bodenbearbeitung auf die Fahrbahnbedingungen und damit auf die Zugleistungsübertragung des Traktors sowie auf die Leistungsanforderungen der Geräte bei der Unkrautbekämpfung soll ermittelt werden. Zusätzlich werden die Einsatzbedingungen auf Dauergrünland berücksichtigt. Mit diesen Daten sollen schließlich Einsatzszenarien simuliert werden können, um neue Erkenntnisse hinsichtlich der Anpassung von Arbeitsabläufen, der zeitlichen und räumlichen Energiebereitstellung und der Dimensionierung von Elektrotraktoren und deren Energiespeichern zu gewinnen. Methodik: Die Versuchsobjekte sind ein dieselmotorischer und ein elektrischer Traktor mit Wechselbatterien. Hinzu kommen vier Unkrautbekämpfungsgeräte für Ackerkulturen und Grünland, welche je nach Gerätetyp den Traktor über den Fahrantrieb, die Zapfwelle oder die Hydraulik bzw. in einer Kombination davon belasten. Die Art des Produktionsverfahrens (wendende, nichtwendende Bodenbearbeitung und Grünland) ist der Einflussfaktor. Zunächst wird die Leistungscharakteristik beider Traktoren untersucht. Dann wird der Leistungsbedarf der Geräte untersucht und auf die Arbeitsbreite bzw. Arbeitseinheit normiert. Für die arbeitswirtschaftliche Untersuchung werden zwei Gruppen gebildet. Gruppe eins stellt der batterieelektrische Traktor und Gruppe zwei der Referenztraktor jeweils mit den Geräten dar. Beide Gruppen werden unter realen und simulierten landwirtschaftlichen Bedingungen arbeitswirtschaftlich untersucht. Das Vorhaben nutzt eigene Geräte und Versuchsflächen.
Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs auch unter Einsatz von privaten 5G-Netzwerken entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, einem Microgrid, entworfen. Die Kommunikation zwischen und innerhalb der DER soll mittels Mobilfunktechnologie erfolgen. Dabei soll die Energieoptimierung mittels KI-Algorithmen erfolgen und auch den Energietransport mit Fahrzeugen berücksichtigen. Die softwareseitige Integration der KI-Algorithmen und des Energiemanagementsystems in das Kommunikationssystem ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Projektes. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet.
Kurzinformation des wissenschaftlichen Dienstes des Deutschen Bundestages. 2 Seiten. Auszug der ersten drei Seiten: Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Aktuelle Entwicklungen zu Stromspeicher-Technologien Literaturhinweise zu aktuellen Entwicklungen von Strom-(Energie)speicher-Systemen und tech- nische Kenndaten: Einen einführenden Überblick ausgewählter Speichertechnologien und ihrer Speicherkapazitä- ten liefert die Arbeit der Wissenschaftlichen Dienste aus dem Jahr 2016 „Entwicklung von Strom- speicherkapazitäten in Deutschland 2010 bis 2016“ Deutscher Bundestag, Dokumentation WD 8- 3000-083/16, https://www.bundestag.de/blob/496062/759f6162c9fb845aa0ba7d51ce1264f1/wd- 8-083-16-pdf-data.pdf Darüber hinaus finden sich in den nachfolgenden Quellenangaben Informationen zum aktuellen Stand der einzelnen Speicher-Technologien. Im Jahresbericht über das „Mess- und Evaluierungsprogramm Solarstromspeicher 2.0“ beschreibt Kapitel 3 die Markt- und Technologieentwicklung von Solarstromspeichern. Institut für Strom- richtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) der RWTH Aachen (2017). http://www.speicher- monitoring.de und https://www.bves.de/wp-content/uploads/2017/07/Speichermonitoring_Jah- resbericht_2017_ISEA_RWTH_Aachen.pdf Der aktuelle „Solactive Battery Energy Storage Performance-Index“ liefert weitere Daten zu Solar- speichern: Solaractive (2018). https://www.solactive.com/wp-content/uploads/solac- tiveip/de/Factsheet_DE000SLA4Z26.pdf Auf den Internetseiten des Bundesverbands Energiespeicher (BVES) finden sich weitere detail- lierte Informationen in den Fact-Sheets der einzelnen Technologien https://www.bves.de/tech- nologien-final/ und im Faktenpapier „Energiespeicher“ https://www.bves.de/wp-content/uplo- ads/2017/05/Faktenpapier_2017.pdf. Im Rahmen der Dena-Netzflexstudie, Deutschen Energie Agentur (dena) (2017). „Optimierter Ein- satz von Speichern für Netz- und Marktanwendungen in der Stromversorgung“, haben die Auto- ren verschiedene Einsatzszenarien analysiert. Das Fact-Sheet liefert eine kurze Zusammenfas- sung zur Studie, https://shop.dena.de/fileadmin/denashop/media/Downloads_Da- teien/esd/9192_dena-Factsheet_dena-Netzflexstudie.pdf WD 8 - 3000 - 056/18 (18. Juni 2018) © 2018 Deutscher Bundestag Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 2 Aktuelle Entwicklungen zu Stromspeicher- Technologien Die Internetseiten der „Forschungsinitiative Energiespeicher“ der Bundesregierung berichten über aktuelle Entwicklungen sämtlicher Energiespeicher-Technologien: http://forschung-ener- giespeicher.info/projektschau/analysen/ Aktuelle Daten von Speichersystemen sind im Factsheet „U.S. Grid Energy StorageFact-Sheet“, Center for Sustainable Systems, Universität Michigan (2017). http://css.umich.edu/si- tes/default/files/U.S._Grid_Energy_Storage_Factsheet_CSS15-17_e2017.pdf zusammengefasst. Aktuelle Statistiken und ein Dossier zu Energiespeichern finden sich bei Statista (2018). „Ener- giespeicher“, https://de.statista.com/themen/2779/energiespeicher/ bzw. https://de.sta- tista.com/download/MTUyOTMzMTc1MyMjMTUzMDQzIyMzMTY4MyMjMSMjcGRmIyN- TdHVkeQ== *** Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)