Aus Gründen der Energieeffizienz, Ressourcenschonung und Treibhausgas-Minderung zeichnet sich ab, dass die Verkehrsarten möglichst elektrifiziert werden sollten. Sofern das nicht möglich ist, muss der Endenergiebedarf durch andere Kraftstoffe gedeckt werden, die langfristig treibhausgasneutral her- und bereitgestellt werden müssen. Batterien wurden in den letzten Jahren deutlich leistungsfähiger (gravimetrische und volumetrische Energiedichte) und werden auch absehbar noch besser und günstiger. Zukünftig sollten dadurch weitere Verkehrsmodi batterieelektrisch betrieben werden können und andere noch umfassender als bisher. Dies ermöglicht geringere Bedarfe an anderen Endenergieträgern und einen geringeren Energiebedarf. Im Vorhaben sollen die jetzigen und insbesondere zukünftigen Möglichkeiten der Batterie-Technik in Anwendungen des Verkehrs detailliert untersucht werden. Die verkehrsträgerseitigen Anforderungen der jeweiligen charakteristischen Segmente der Verkehrsarten (z.B. Fähren, Binnenschiffe, Zweiräder, Linienbusse) an die Energieversorgung müssen dazu detailliert aufgeschlüsselt werden, um diese anschließend ggf. wieder clustern zu können. Welche Arten von Energiespeichern werden dafür benötigt bzw. jetzt schon entwickelt, welche Kostenentwicklungen sind zu erwarten? Batterietechnisch sind alle Ansätze zu identifizieren, die in den nächsten 2 bis 3 Dekaden aus heutiger Sicht relevant werden könnten. Die Beurteilung erstreckt sich auch auf die Risiken der Technik und die Kritikalität von Rohstoffen. Für die auch zukünftig nicht realistisch elektrifizierbaren Verkehrsträger wäre zu untersuchen, welche Energieträger (PtG-H2, PtG-Methan, PtL) und Antriebe dann, unter Berücksichtigung der Energieeffizienz, Ressourcen und THG-Minderung, als geeignete Alternative erscheinen. Diese Arbeiten sind die Grundlage für eine Abschätzung des zukünftigen Endenergie- und Primärenergiebedarfs im Verkehr, was in drei Szenarien ermittelt werden soll.
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 entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, Microgrid, entworfen. Im Anschluss werden Mobilitätsalgorithmen für die Nutzung von batterieelektrischen Fahrzeugen als mobile Energiespeicher entwickelt, die temporäre Selbstversorgung von Teilnetzen ermöglichen. 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 und anhand des dadurch erarbeiteten Know-hows weiter verbessert. Das übergeordnete Ziel des Projektes DymoBat ist die Entwicklung von marktfähigen Lösungen für die zukünftige Stromnetzverwaltung zur Nutzung von verteilten Energieressourcen auf Basis der Anwendung von 5G-Technologien.
Buntfuß-Sturmschwalben Oceanites oceanicus sind die kleinsten endothermen Tiere, die in der Antarktis brüten. Durch ihre geringe Körpergröße und die daher eingeschränkte Möglichkeit Energie zu speichern, brauchen Buntfuß-Sturmschwalben effiziente Strategien um mit vorhersehbaren aber auch mit unvorhersehbaren Perioden von Futterknappheit zurechtzukommen. Sowohl während einer Brutsaison als auch zwischen verschiedenen Brutsaisons wurden für diese Art starke Schwankungen der Futterverfügbarkeit beobachtet. In der geplanten Studie werden wir untersuchen wie junge Buntfuß-Sturmschwalben durch Heterothermie als physiologische Strategie ihren Energieumsatz optimieren und wie Torpor als Überlebensstrategie während unvorhergesehener Futterknappheit genutzt werden kann. Wir werden untersuchen, welchen Einfluss der Ernährungszustand auf Körpertemperatur und die Energieumsatz im Ruhezustand (Ruheumsatz) hat und ob diese mit der Außentemperatur zusammenhängen. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede der Futterverfügbarkeit werden wir den Tagesrhythmus der Körpertemperatur und der Ruheumsatz untersuchen. Wir werden testen, ob Buntfuß-Sturmschwalben ihre Körpertemperatur und ihren Ruheumsatz während dem Tag, wenn die adulten Vögel nicht zum Füttern kommen können, strategisch herunterfahren. Außerdem werden wir die Gründe und Folgen individueller Unterschiede im heterothermischen Verhalten der Nestlinge untersuchen. Wir erwarten, dass Körperfunktionen wie Wachstum oder die Investition in das Immunsystem mit sinkender Körpertemperatur eingeschränkt werden und dass Küken, die weniger häufig von ihren Eltern gefüttert werden, häufiger Torpor nutzen. Somit könnte Heterothermie bei Küken der Sturmschwalben durch einen Trade-off zwischen verringerten Energiekosten und der Investition in Körperfunktionen, die schlussendlich die Überlebenschancen bis zur Brutzeit bestimmen, Auswirkungen auf ihre biologische Fitness haben. Als Anpassung an vorhersehbare Unterschiede in der Futterverfügbarkeit, werden wir die Heterothermie der Küken während Unwetterperioden, wie zum Beispiel während Schneestürmen, untersuchen. Schneestürme werden nach Vorhersagen der Klimamodelle in der Region in Zukunft häufiger auftreten und in dieser Zeit sind die Eingänge der Bruthöhlen häufig blockiert. Diese Studie hat daher Auswirkungen auf die Anpassungsfähigkeit der Art an den Klimawandel, sowohl im Zusammenhang mit der verringerten Futterverfügbarkeit, die vor allem durch die Abnahme des Antarktischen Krills hervorgerufen wird, als auch durch ein vermehrtes Auftreten von Schneestürmen.
Welche Salzformationen eignen sich zur Speicherung von Wasserstoff oder Druckluft? Im Forschungsprojekt InSpEE-DS entwickelten Wissenschaftler Anforderungen und Kriterien mit denen sich mögliche Standorte auch dann bewerten lassen, wenn sich deren Erkundung noch in einem frühen Stadium befindet und die Kenntnisse zum Aufbau der Salinare gering sind. Wissenschaftler der DEEP.KBB GmbH, Hannover erarbeiten gemeinsam mit ihren Projektpartnern der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und der Leibniz Universität Hannover, Institut für Geotechnik Hannover, Planungsgrundlagen zur Standortauswahl und zur Errichtung von Speicherkavernen in flach lagernden Salzen und Mehrfach- bzw. Doppelsalinaren. Solche Kavernen könnten erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff oder Druckluft speichern. Während sich das Vorgängerprojekt InSpEE auf Salzformationen großer Mächtigkeit in Norddeutschland beschränkte, wurden jetzt unterschiedlich alte Salinar-Horizonte in ganz Deutschland untersucht. Zur Potenzialabschätzung wurden Tiefenlinienkarten des Top und der Basis sowie Mächtigkeitskarten der jeweils betrachteten stratigraphischen Einheit und Referenzprofile erarbeitet. Informationen zum Druckluft- und Wasserstoff-Speicherpotential in den einzelnen Bundesländern sind an die identifizierten Flächen mit nutzbarem Potential gekoppelt. Die Daten können über den Webdienst „Informationssystem flach lagernde Salze“ genutzt werden. Der Darstellungsmaßstab hat eine untere Grenze von 1 : 300 000. Die Geodaten sind Produkte eines BMWi-geförderten Forschungsprojektes „InSpEE-DS“ (Laufzeit 2015-2019). Das Akronym steht für „Informationssystem Salz: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft) – Doppelsalinare und flach lagernde Salzschichten“.
Die Anwendung „Informationssystem Salzstrukturen“ liefert Informationen zur räumlichen Verteilung von Salzstrukturen (Salzstöcke und Salzkissen) in Norddeutschland. Zusammen mit allgemeinen Struktur beschreibenden Angaben, wie beispielsweise Teufenlage und sekundärer Mächtigkeit, sowie Internbautyp, Nutzungsarten oder Erkundungsgrad lassen sich Abfragen durchführen und Salzstrukturumrisse in vier Tiefenschnitten bis zu einer maximalen Tiefe von 2000 m u. NN anzeigen. Zu jeder Salzstruktur ist ein Datenblatt mit Informationen und weiterführender Literatur hinterlegt. Der Darstellungsmaßstab hat eine untere Grenze von 1:300.000, da der Bearbeitungsmaßstab des Systems nicht für Einzelstrukturuntersuchungen geeignet ist. Die Webanwendung ist das Produkt eines BMWi-geförderten Forschungsprojektes „InSpEE“(Laufzeit 2012-2015). Das Akronym steht für „Informationssystem Salzstrukturen: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft).
Um die Ziele des 7. Energieforschungsprogramms effizient und schnell realisieren zu können, sollen mit dem AG Turbo Verbundprojekt TurboHyTec technologische Fragestellungen untersucht werden, die sich neuen Anforderungen an Turbomaschinen in der Energiewende konzentrieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in 4 Arbeitspakete: Für die Realisierung einer Wasserstoff-Energieinfrastruktur werden im AP1 'Wasserstoff-Anwendungen' sowohl Verdichter für den Wasserstoff-Transport als auch Gasturbinen für die Wasserstoff-Rückverstromung betrachtet. Es stehen innovative Fertigungsverfahren und die Anwendung neuartiger Werkstoffe im Vordergrund. Zudem werden Themen bearbeitet, welche die Verbrennung in einer Gasturbine bei einem Einsatz von Wasserstoff optimieren. Im AP2 'Energiespeicher' werden Verdichter-Komponenten für den Einsatz als Wärmepumpen und Expansionsturbinen als Bestandteile von Energiespeichersystemen erarbeitet. Neben einer nachhaltigen Stromversorgung ist die Bereitstellung von grüner Wärme für die Industrie essenziell. Um bestehende Wärmeversorgungsanlagen und neuartige Wärmeenergie-Speicheranlagen an den zukünftigen flexiblen Betrieb anpassen zu können, der bei der Interaktion mit erneuerbarer Energiebereitstellung zwangsläufig entsteht, werden im AP3 'Flexibilisierung' derartige Aufgabenstellungen an Verdichtern und Turbinen durchgeführt. Für die Auslegung, die Produkterstellung und den Betrieb von Turbomaschinen und deren Bauteilen wird eine durchgängige Digitalisierung angestrebt. Daraus leiten sich Anpassungen in den Abläufen mit einer stärkeren Virtualisierung und weitergehenden Simulationsansätzen über den gesamten Produktentstehungsprozess und den Betrieb der Anlagen ab. Interdisziplinäre Simulationen sollen bereits in frühen Projektphasen eingesetzt werden. In dem AP4 'Digitalisierung' werden diese Themenfelder adressiert. SIEMENS Energy beteiligt sich dabei direkt an den Hauptarbeitspaketen 'Flexibilisierung' und 'Digitalisierung'.
Dieses Vorhaben adressiert als Bestandteil des Verbundvorhabens 'TurboHyTec - Turbomaschinen für Hydrogen-Technologien' wesentliche technologische Fragestellungen von Turbomaschinen, die eine Schlüsselstellung zu einer nachhaltigen Energieversorgung mittels erneuerbarer Energien einnehmen. Turbomaschinen sind Kernelemente in vielen Energiespeichersystemen und Industrieprozessen und finden auch Verwendung in Prozessen zur Erzeugung synthetischer grüner Brennstoffe. Wasserstofftechnologien sind ein zentraler Baustein für das Gelingen der Energiewende. Nachhaltig hergestellter Wasserstoff ist ein umweltschonender Energieträger, der zur Speicherung von überschüssiger erneuerbarer Energie eingesetzt werden kann. Voraussetzung für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien ist eine deutliche Ausweitung der Speicherkapazitäten basierend auf neuartigen Speichertechnologien. Unter verstärkter Digitalisierung und Virtualisierung sind sowohl für die Speicherung als auch die Verteilung geeignete Verdichtungs- und Expansionsaggregate zu entwickeln. Das Vorhaben widmet sich drei thematisch übergeordneten Themen zur Entwicklung von Turbokomponenten für Anwendungen im Rahmen der Energiewende. Für die Realisierung einer wasserstoffbasierten Energieinfrastruktur wird im HAP 'Wasserstoff-Anwendungen' eine aerodynamische Bewertungsfähigkeit von Radialverdichtervoluten für die Luftversorgung von Brennstoffzellen erarbeitet (AP 1.4b). Im HAP 'Energiespeicher' erfolgt zum einen eine Modellanalyse für ein elektro-thermisches Energiespeichersystem für die zukünftige Sektorenkopplung und Ausgleich der Volatilität regenerativer Stromgewinnung (AP 2.1). Zum anderen wird ein transsonischer Radialverdichter für Anwendungen in zukünftigen dekarbonisierten Energiewandlungsprozessen optimal ausgelegt (AP 2.3b). Im HAP 'Digitalisierung' werden hochgenaue skalenauflösende Strömungssimulation für einen virtuellen Kaskadenprüfstand im Rahmen der Produktauslegung qualifiziert (AP 4.6d).
| Origin | Count |
|---|---|
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