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Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009 - Auswirkungen auf die Windenergieerzeugung in den Jahren 2009 und 2010

Die Abschaltung von Windenergieanlagen aufgrund von Netzengpässen ist im Vergleich zum Vorjahr um bis zu 69 Prozent gestiegen. Zu diesem Ergebnis kommt die Ecofys Studie 'Abschätzungen der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009', die im Auftrag des Bundesverbandes WindEnergie e.V. (BWE) erstellt wurde. Im Jahr 2010 sind bis zu 150 Gigawattstunden Windstrom verloren gegangen, weil die Netzbetreiber Anlagen abgeschaltet haben. Auch zahlenmäßig nahmen diese als Einspeisemanagement (EinsMan) im Erneuerbaren Energien Gesetz geregelten Abschaltungen massiv zu. Gab es 2009 noch 285 sogenannte EinsMan-Maßnahmen, waren es 2010 bereits 1085. Der durch Abschaltungen verlorengegangen Strom entspricht dabei einem Anteil von bis zu 0,4 Prozent an der in Deutschland im Jahr 2010 insgesamt eingespeisten Windenergie. Ursachen für EinsMan waren im Jahr 2010 überwiegend Überlastungen im 110 kVHochspannungsnetz und an Hochspannungs-/ Mittelspannungs-Umspannwerken, selten auch im Mittelspannungsnetz. In den nächsten Jahren ist von einem weiteren Anstieg der Ausfallarbeit bei Windenergieanlagen auszugehen, insbesondere weil sowohl 2009 mit 86Prozent als auch 2010 mit nur 74Prozent vergleichsweise sehr schlechte Windjahre gewesen sind. Mit dem Ziel, die Transparenz der EinsMan-Maßnahmen und deren Auswirkungen auf die Einspeisung aus Windenergieanlagen und anderer Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien zu verbessern, sollte für jeden Einsatz von EinsMan ex-post im Internet in einem einheitlichen Datenformat aufgeschlüsselt nach Energieträgern - der Zeitpunkt und die Dauer, - die betroffene Netzregion inklusive der installierten und zum Zeitpunkt tatsächlich eingespeisten Leistung, die maximale Reduzierung je -Std. Zeitraum sowie - die Netzregion übergreifenden Korrekturfaktor, Ausfallarbeit und Entschädigungszahlungen und - der Grund für die Maßnahme veröffentlicht werden.

Optimierung des DIC-Messsystems zur Erfassung von Deformationen an Windenergieanlagen

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Erfassung komplexer, instationärer Rotorblattdeformationen an Windenergieanlagen (WEA) zwecks Verbesserung der aeroelastischen Robustheit künftiger WEA. Das Messsystem basiert auf dem Verfahren der digitalen Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) und ist in der Lage, die Verformungen berührungslos und ohne die Integration zusätzlicher Sensoren in das Rotorblatt zu messen. Die Messtechnik soll so verbessert werden, dass sie - im Vergleich zum aktuellen Stand des DIC-Messsystems - in der Lage ist, über einen erweiterten Gierwinkelbereich der WEA und eine längere Betriebsdauer präzise und effizient zu messen. Hierdurch sollen erstmals Langzeitmessungen mit der DIC-Messtechnik an WEA ermöglicht werden. Die Messdaten lassen sich dann zur Validierung der numerischen Auslegungswerkzeuge nutzen, mit denen schließlich die Rotorblätter möglichst präzise strukturdynamisch ausgelegt werden können. Dies ist notwendig, um die zukünftigen mechanischen Herausforderungen bei weiter wachsenden Rotordurchmessern zu bewältigen. Mittels neuartiger, auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Verarbeitungs- und Analyseverfahren, soll die Effizienz und damit einhergehend die Attraktivität der DIC-Messtechnik an WEA für Forschung und Industrie deutlich gesteigert werden. Ziel ist es, die maximale Messdauer von aktuell etwa 15 Minuten auf 8 Stunden zu erweitern, den Auswerteprozess für 15 Minuten Messdaten von 3 Werktagen inklusive Personaleinsatz auf wenige, automatisierte Stunden zu reduzieren und die Kompensation von Gierwinkeländerungen der WEA von bis zu ±15 Grad zu ermöglichen. Die DIC-Messtechnik wird damit langfristig zu einem etablierten Verfahren zur Bestimmung der Rotorblattverformungen an WEA und hilft, den Mangel an experimentellen Validierungsdaten für die strukturmechanische und aeroelastische Auslegung zu verringern.

Optimierung des DIC-Messsystems zur Erfassung von Deformationen an Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Optimierung der Datenauswertung und Messtechnik

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Erfassung komplexer, instationärer Rotorblattdeformationen an Windenergieanlagen (WEA) zwecks Verbesserung der aeroelastischen Robustheit künftiger WEA. Das Messsystem basiert auf dem Verfahren der digitalen Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) und ist in der Lage, die Verformungen berührungslos und ohne die Integration zusätzlicher Sensoren in das Rotorblatt zu messen. Die Messtechnik soll so verbessert werden, dass sie - im Vergleich zum aktuellen Stand des DIC-Messsystems - in der Lage ist, über einen erweiterten Gierwinkelbereich der WEA und eine längere Betriebsdauer präzise und effizient zu messen. Hierdurch sollen erstmals Langzeitmessungen mit der DIC-Messtechnik an WEA ermöglicht werden. Die Messdaten lassen sich dann zur Validierung der numerischen Auslegungswerkzeuge nutzen, mit denen schließlich die Rotorblätter möglichst präzise strukturdynamisch ausgelegt werden können. Dies ist notwendig, um die zukünftigen mechanischen Herausforderungen bei weiter wachsenden Rotordurchmessern zu bewältigen. Mittels neuartiger, auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Verarbeitungs- und Analyseverfahren, soll die Effizienz und damit einhergehend die Attraktivität der DIC-Messtechnik an WEA für Forschung und Industrie deutlich gesteigert werden. Ziel ist es, die maximale Messdauer von aktuell etwa 15 Minuten auf 8 Stunden zu erweitern, den Auswerteprozess für 15 Minuten Messdaten von 3 Werktagen inklusive Personaleinsatz auf wenige, automatisierte Stunden zu reduzieren und die Kompensation von Gierwinkeländerungen der WEA von bis zu ±15 Grad zu ermöglichen. Die DIC-Messtechnik wird damit langfristig zu einem etablierten Verfahren zur Bestimmung der Rotorblattverformungen an WEA und hilft, den Mangel an experimentellen Validierungsdaten für die strukturmechanische und aeroelastische Auslegung zu verringern.

Effiziente Funktionalisierung von 3D-geformten Dünngläsern, Teilvorhaben: Kompensation der Strukturverzerrung

Ziel des Verbundvorhabens EffF3D ist die Entwicklung einer effizienten Prozesskette zur Massenfertigung von komplex geformten und funktionalisierten Dünngläsern (Glasdicke kleiner als 3 mm) basierend auf nicht-isothermen Umformprozessen. Im Vergleich mit den etablierten Prozessketten ist die vorgeschlagene in der Lage, den Energieeinsatz um 67% und dadurch anteilig den CO2-Ausstoß um 63% zu reduzieren. Durch die hohe Marktdurchdringung des Dünnglases wurde allein in der Unterhaltungsbranche 2019 ein Marktvolumen von 1,37 Milliarden Dünngläsern (Absatz Smartphones weltweit) adressiert. Dazu kommen weitere 75 Millionen Dünngläser im Jahr 2019 aus dem Automobilbau, Sensorik und Architektur. Von diesen Dünngläsern sind etwa 70% mit Funktionsschichten oder -strukturen (Haptik, Hydrophobie, Antireflexion, etc.) versehen. Die Funktionalisierung wird heutzutage entweder über Ätzverfahren mit umweltgefährdenden Stoffen oder durch strukturierte Formeinsätzen mit geringer Werkzeugstandzeit eingebracht. Das Verbundvorhaben ‘EffF3D’ erforscht die vorgelagerte Funktionalisierung der Glasrohlinge durch Laserstrukturierung mit anschließendem nicht-isothermen Glasumformprozess. Die nicht-isotherme Glasumformung steigert, aufgrund hoher Werkzeugstand- und Taktzeiten die Material- und Ressourceneffizienz gegenüber konkurrierenden Formgebungsverfahren. In einer ersten Abschätzung der neuartigen Prozesskette wird der Massenmarkt mit einem prognostizierten Stückpreis zwischen 3 € und 4 € erreicht, bei der oben genannten Erhöhung der ökologischen Verträglichkeit.

FH-Kooperativ 1-2021: Nicht-invasive Sensortechnologie auf Basis geführter akustischer Wellen für eine eichfähige Bestimmung des Durchflusses von Flüssigwasserstoff sowie anderer kryogener Flüssigkeiten und Energieträger (HydrAmess)

Künstliche Intelligenz für das Ultraschall-Monitoring von Wasserstoff-Druckbehältern, Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung von Algorithmen zur Kompensation von Druck- und Temperatureffekten

Vertrauenswürdige Entstörung von Energienetzen mittels echtzeitfähiger Edge-Komponenten

Gesellschaftliche Eigenveranwortung und staatlicher Gewaehrleistungsauftrag im Umweltschutz

An der JLU bearbeitete Einzelprojekte: Privatrechtliche Haftung fuer Umweltschaeden.

Vertrauenswürdige Entstörung von Energienetzen mittels echtzeitfähiger Edge-Komponenten, Vertrauenswürdige Entstörung von Energienetzen mittels echtzeitfähiger Edge-Komponenten - VE4

Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach Paragraph 11 EEG und Paragraph 13 Abs. 2 EnWG

Diese im Auftrag des Bundesverbands WindEnergie e.V. erstellte Studie erläutert die Auswirkungen des Einspeisemanagements auf die Windenergieerzeugung in den Jahren 2010 und 2011. Ecofys analysierte das Einspeisemanagement, welches Verteilnetzbetreiber (VNB) anwenden, um die Netzsicherheit zu gewährleisten. Während des EinspeiseManagement-Vorgangs regelt der Verteilnetzbetreiber temporär die Erneuerbaren Energien (EE) Anlagen in der betroffenen Netzregion ab, um eine Überlastung des Netzes zu vermeiden. Wir führten eine Bestandsaufnahme zum Einspeisemanagement der deutschen Verteilnetzbetreiber durch und entwickelten eine Methode zur Abschätzung der dadurch abgeregelten Energiemenge. Die Ergebnisse der Ausfallarbeit eines Jahres vergleichen wir regelmäßig mit den Ergebnissen der vorangegangenen Jahre, um daraus den sich ergebenden Trend abzuleiten. Bislang veröffentlichen Netzbetreiber die durch Einspeisemanagement verloren gegangene Energie nicht. Darüber hinaus untersuchte Ecofys, ob in Engpasssituationen Einspeisemanagement nach Paragraph 11 EEG durchgeführt wurde und Entschädigungen nach Paragraph 12 EEG gezahlt wurden oder ob Maßnahmen nach Paragraph 13 Abs. 2 EnWG, ohne die Möglichkeit zur Entschädigung der Anlagenbetreiber, durchgeführt wurden.

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