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Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP), Lehrstuhl für Energiewirtschaft durchgeführt. Aufgrund der ambitionierten europäischen und nationalen Klimaschutzziele befindet sich Deutschland In einem Umbau der Energieversorgung. Dieser Umbauprozess soll die Dekarbonisierung des Stromsektors gewährleisten und dabei die Aspekte einer hohen Versorgungssicherheit sowie einer kostengünstigen Energieversorgung berücksichtigen. Eine zeitgleiche und weitgehende Dekarbonisierung des Stromsektors kann die Versorgungssicherheit in Süddeutschland gefährden, weil die erneuerbaren Strom-erzeugungszentren besonders im Norden der Bundesrepublik, große Nachfragezentren aber auch in Suddeutschland liegen. Übergeordnetes Ziel des vorliegenden Forschungs-vorhabens ist die Untersuchung der langfristigen Versorgungssicherheit in Süddeutschland unter Berücksichtigung des europäischen Auslandes. Ökonomisch und klimapolitisch bedingte Kraftwerksstilllegungen und mögliche Engpässe im deutschen Übertragungsnetz sollen ebenfalls bzgl. ihrer Rolle für die Versorgungssicherheit analysiert werden. Dabei werden besonders die Akzeptanz der Bevölkerung, Lastflexibilisierungsmaßnahmen, Speichertechnologien und die Entwicklung der Stromnachfrage, die bei Sektorkopplung u. a. durch die Ausbreitung der Power-to-X-Technologien und der Elektromobilität zunehmen kann, betrachtet. Für die umfangreiche und detaillierte Analyse der Versorgungssicherheit werden drei Modelle aus zwei Instituten gekoppelt. Durch mehrere Iterationen dieser Modelle können robuste Ergebnisse ermittelt werden, die u. a. einen Kapazitätsausbau sowie einen entsprechenden Netzausbau enthalten. Auf dieser Basis sollen Auswertungen zur Versorgungssicherheit in Süddeutschland vorgenommen und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.

Teilvorhaben: PEN.Flex, B.A.U.M. Consult GmbH

Das Projekt "Teilvorhaben: PEN.Flex, B.A.U.M. Consult GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.A.U.M. Consult GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Identifizierung, Bewertung und Nutzung von flexiblen Kapazitäten in der Erzeugung und dem Verbrauch, sowie der Infrastruktur des Energiesystems. Hierbei legt BAUM einen besonderen Fokus auf die Stromnutzung in kleinen Betrieben. Es soll ein Modell entwickelt werden, welches neben den Flexibilitäten und deren Anwendung in Notsituationen auch betriebswirtschaftliche, regionalwirtschaftliche und volkswirtschaftliche Optimierungen enthält. Innerhalb der Anforderungsanalyse und Szenariendefinition (AP1) wird die Entwicklung eines Modells für resiliente holare Systeme (T1.1), Anforderungsanalyse für Funktionen im System (T1.2) und die Szenarienbeschreibung für den Umbau des Verteilnetzes (T1.3) betrachtet. Gefolgt von der Entwicklung von Simulationstools bringt BAUM bringt identifizierte Flexibilitäten ein (AP2). In AP3 soll ein Konzept für das Submetering in kleinen Betrieben entwickelt werden, in AP4 wird die Wiederherstellung des Normalbetriebs mit Hilfe von Flexibilitäten adressiert sowie die Nutzung der Sensorik zur Erkennung von Ausnahmesituationen. Proof-Of-Concept und Validierung (AP5) bezüglich des geplanten Feldversuchs. AP 6 Öffentlichkeitsarbeit.

Smart Grid - das Stromnetz der Zukunft: Aufbau eines Systems zur intelligenten Verneztung der Erzeugung und des Verbrauchs von Energie - mySmartGrid

Das Projekt "Smart Grid - das Stromnetz der Zukunft: Aufbau eines Systems zur intelligenten Verneztung der Erzeugung und des Verbrauchs von Energie - mySmartGrid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik durchgeführt. Durch den Zubau der erneuerbaren Energien steht das deutsche Stromnetz vor der Herausforderung, diese sinnvoll zu integrieren. Die erneuerbaren Energien liefern dabei nicht notwendigerweise dann Strom, wenn der Verbraucher diesen nachfragt - die Stromerzeugung ist vielmehr an die Umweltbedingungen geknüpft. Da im Stromnetz die Leistung exakt dann zur Verfügung stehen muss, wenn der Verbraucher sie abruft, muss hier ein Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch umgesetzt werden. Dabei können zwei Wege beschritten werden: (1) Einerseits kann überschüssiger Strom in großen Batterien gespeichert werden. Damit kann z.B. an einem Sommertag der tagsüber erzeugte Photovoltaikstrom nachts verbraucht werden. Das Projekt myPowerGrid, welches als Ergänzung zum Projekt mySmartGrid zu sehen ist, verfolgt diesen Ansatz. (2) Andererseits kann auch die Nachfrage nach Strom in einem gewissen Umfang so verändert werden, dass Geräte dann betrieben werden, wenn gerade viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen im Netz vorhanden ist. Diese Technik wird auch Demand-Side Management genannt und ist in der Industrie seit langem üblich. Um eine hohe Akzeptanz zu erreichen muss die notwendige Technik natürlich gut bedienbar sein, und die Benutzung darf im Alltag nicht umständlich sein. Diesen Ansatz verfolgt das Projekt mySmartGrid. Das Projekt mySmartgrid wurde von 2009 bis 2011 in drei Phasen bearbeitet. In der ersten Phase wurden die Grundlagen geschaffen, um in Privathaushalt Demand-Side Management(DSM) umzusetzen. Dabei wurden die Rahmenbedingungen in Privathaushalten analysiert und im Hinblick auf einen realistischen Kostenrahmen wurden verschiedene Technologien evaluiert. Darauf aufbauend wurde in der zweiten Phase mit der Umsetzung der Entscheidungen aus der ersten Phase begonnen. Die dritte Phase bestand aus der Überführung der Eigenentwicklungen in einen Produktivbetrieb. Als konzeptuelle Besonderheit lässt sich herausstellen, dass wir fast ausschließlich Open-Source Komponenten verwenden. Diese bieten den Vorteil einer schnellen Anpassbarkeit an die Bedürfnisse des Projekts, da der Quellcode (bei Softwarekomponenten) bzw. die Designdateien (bei Hardwarekomponenten) frei verfügbar sind. Gleichzeitig ist es uns wichtig, ein Ökosystem von frei verfügbaren Komponenten zu schaffen. Diese Herangehensweise hat sich als sehr produktiv herausgestellt.

WEB to Energy (W2E)

Das Projekt "WEB to Energy (W2E)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HEAG Südhessische Energie AG durchgeführt. Die Entflechtung des Energiemarktes erfordert neue Geschäftsmodelle und neue integrative Methoden zur Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Die Realisierung des europaweiten elektrischen Netzes der Zukunft macht die Umsetzung einer offenen, allgemein zugänglichen und genormten IKT-Infrastruktur erforderlich, so dass alle beteiligten Marktteilnehmer diskriminierungsfrei mit den notwendigen Informationen versorgt werden. Das Projekt WEB to Energy (W2E) hat das Ziel, diese offene, allgemein zugängliche und genormte IKT-Infrastruktur zu entwickeln. Der Grundgedanke hierbei ist die konsistente, gleichartige und einheitliche Anwendung von weltweit anerkannten IEC-Standards, insbesondere für Kommunikationsprotokolle (IEC 61850), IKT-Sicherheit (IEC TS 62351) und Datenverwaltung mittels CIM (IEC 61970). Im Projekt W2E werden Schnittstellen zwischen allen drei Ebenen entwickelt und auf diese Art und Weise plug and play-Fähigkeiten und Kompatibilität realisiert. Somit wird im Projekt W2E ein nahtloser Ansatz für die Standardisierung von der Prozessebene, über die IKT-Infrastruktur bis zur Steuerungsebene gewährleistet. Im Rahmen von Feldtests werden folgende Schlüsselelemente umgesetzt und demonstriert: 1. Integration der Nutzer: verbesserte Effizienz der Energieerzeugung, um Energieeinsparungen zu erzielen und Spitzenlasten abzufedern und somit niedrigere Systemkosten und eine verbesserte Integration von erneuerbaren Energien zu erreichen. 2. Aktive Verteilungsnetze: Flexible und rekonfigurierbare Zusammenfassung und Verwaltung dezentraler, sicherer und unsicherer (fluktuierender) Einspeiser, Speicher und steuerbarer Lasten in virtuellen Kraftwerken, um ein Optimum an ökologischem und ökonomischen Betrieb zu erreichen. 3. Selbstheilungs-Fähigkeiten für die Verteilungsnetze, basierend auf den Möglichkeiten der IKT-Infrastruktur und einer automatisierten Fehlerklärung in Mittelspannungsanlagen und somit die Erhöhung der Versorgungssicherheit

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elektrizitätswerke Schönau Vertriebs GmbH durchgeführt. Erstmalig präsentiert wurde die APV als möglicher Lösungsansatz bereits 1982 durch Goetzberger und Zastrow am Fraunhofer ISE. Weltweit existieren bisher jedoch noch immer kaum kommerzielle und nur wenige APV-Forschungsanlagen. Im Projekt APV-RESOLA werden nun erstmalig unter Realbedingungen die wirtschaftlichen, technischen, gesellschaftlichen und ökologischen Aspekte der Technologie an einer Pilotanlage wissenschaftlich untersucht. Nach Abschluss des Projekts wird ein Innovationskonzept vorgelegt, das als Handlungsleitfaden für den Bau weiterer Anlagen dienen soll. So sollen zusätzliche Flächen für die Erzeugung erneuerbaren Stroms erschlossen werden, ohne dabei in Konkurrenz zur landwirtschaftlichen Nutzung von Flächen zu treten. Ziel: ganzheitliche Energieversorgung. Für die Landwirtschaft bietet sich die Möglichkeit unabhängiger Stromerzeugung. Zusätzlich zu Kosteneinsparungen durch Eigenverbrauch ergeben sich neue Verdienstmöglichkeiten durch die Einspeisung des selbsterzeugten Stroms in das lokale Versorgungsnetz. Zukünftig ist es denkbar, die APV mit neuen Technologien wie Stromspeichern zu kombinieren und die Nutzung der erzeugten Energie auf Landmaschinen und andere Fahrzeuge auszuweiten.

Green Factory Allgäu

Das Projekt "Green Factory Allgäu" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller Produktions GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein Gesamtenergiekonzept zur dezentralen, regenerativen Energiegewinnung sowie dezentralen Energiespeicherung umzusetzen, um den Bedarf an externer Energieversorgung zu minimieren. Das Energiekonzept besteht aus mehreren Komponenten, die hier erstmals miteinander kombiniert werden mit dem Ziel, 100 Prozent der selbsterzeugten Energie für den Eigenbedarf zu verbrauchen. Das Konzept sieht unter anderem vor, Abwärme zurückzugewinnen, um die Wärme dem Gesamtsystem zur Verfügung zu stellen und dann je nach Bedarf Heizung oder Warmwasserbereitung mit Energie zu versorgen. Dazu werden die neuen energieeffizienten Produktionsanlagen, wie die Laserschneidmaschine oder die Druckluftanlage, mit Komponenten zur Abwärmenutzung ausgestattet. Da die Energiegewinnung mit der bereits existierenden Photovoltaikanlage Schwankungen unterliegt, sollen dezentrale Speicher für Ausgleich und Versorgungssicherheit sorgen. Neben dem bereits bestehenden Betonwärmespeicher kommen künftig auch Batterien zur Speicherung von elektrischer Energie zum Einsatz. Selbst der Elektrostapler soll am Wochenende überschüssige regenerativ erzeugte Energie aufnehmen. Außerdem soll mit Hilfe einer Luftzerlegungsanlage überschüssige Elektroenergie genutzt werden, um die für den Schneidprozess von Blechbauteilen erforderlichen Schneidgase (Stickstoff) der Umgebungsluft zu entziehen und für die Produktion verfügbar zu machen. Auch sieht das Konzept eine Umkehrosmoseanlage in Verbindung mit einem Wasserspeicher von 30.000 Liter vor. In Zeiten des Überangebots wird Energie dazu verwendet, Wasser zu entsalzen, um es für die Befüllung von Heizsystemen zu nutzen. Um einen energieeffizienten Betrieb zu ermöglichen, werden alle Maschinen und Anlagen mit einer Sensorik ausgestattet und die erfassten Daten in einer speziellen Software ausgewertet. Diese Software ist mit der Steuerung der Gebäudetechnik und den Systemen zur Fertigungsplanung und -steuerung vernetzt. Ein meteorologiegestütztes Prognosesystem wird aus Wettervorhersagen die regenerativ erzeugbare Energiemenge für die Zukunft vorhersagen und damit Heizung, Klimatisierung sowie Produktionsplanung mit steuern. Mit dem Vorhaben können pro Jahr ca. 770.000 Kilowattstunden Elektroenergie eingespart und 350 Tonnen CO2-Emissionen vermieden werden.

Teilvorhaben: IDS GmbH

Das Projekt "Teilvorhaben: IDS GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IDS GmbH durchgeführt. Die Spannungshaltung in Niederspannungsnetzen gestaltet sich durch die Integration dezentraler Erzeuger zunehmend problematischer. Für den Netzbetreiber wird deshalb ein Leitfaden ausgearbeitet, der ihm mögliche Handlungsoptionen zur Spannungshaltung in Niederspannungsnetzen an die Hand gibt, so dass Investitionen in das Netz zielgerichtet getätigt werden können. Um sicherzustellen, dass diese Handlungsoptionen auch in der Praxis umsetzbar sind und im Netz zu den gewünschten Ergebnissen führen, werden diese sowohl unter Laborbedingungen als auch in einem realen Netz getestet und verifiziert. Es ist geplant den Leitfaden auch als Buch zu veröffentlichen. IDS ist im Wesentlichen bei der Ausgestaltung der IKT (Kommunikation, Ausrüstung Ortsnetzstation, Monitoring) im Rahmen des AP4 und zur Verifizierung des Leitfadens im Rahmen des AP 7 involviert. Neben der konzeptionellen Arbeit (Schnittstellen, Datenmodelle, Anforderungen an die Kommunikation) zeichnet sich IDS auch für den Testaufbau des nachfolgenden Feldtest verantwortlich. Insgesamt erbringt IDS im Vorhaben eine Gesamtleistung von 21,47 Personenmonaten.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung durchgeführt. In dem Vorhaben soll das Lastmanagementpotenzial von Fernwasserversorgungssystemen am Beispiel der Bodensee-Wasserversorgung untersucht werden. Durch das Lastmanagement soll es ermöglicht werden, einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien zur Stromversorgung einzusetzen und die Energiekosten durch gezielte Ausnutzung von Strompreisschwankungen bzw. von Erzeugungsschwankungen aus Solar- und Windenergie zu minimieren. Zur Erschließung von Freiheitsgraden für den Betrieb der Förderanlagen werden die Möglichkeiten zur Installation zusätzlicher Wasserspeicherkapazitäten untersucht. In dem Vorhaben sollen durch die gezielte Untersuchung bzw. Erhebung der Randbedingungen von Seiten der Wasserversorgung, der Energieversorgung und dem Speicherbau eine Basis für die realistische technische Bewertung der Lastmanagementmaßnahmen und für eine belastbare Kosten-Nutzen-Bewertung geschaffen werden. Das Vorhaben ist in vier Teile gegliedert. Zuerst werden Vorgaben für Speicherkapazitäten erarbeitet, die durch eine energiewirtschaftliche Nutzung motiviert sind. Zweitens werden die Möglichkeiten für den Bau von Wasserspeichern erarbeitet, unter Berücksichtigung der Bewirtschaftung des Speichers aus technischer und hygienischer Sicht. Drittens werden die wirtschaftlichen, technischen und hygienischen Bedingungen für Simulationen im Rahmen einer Einsatzoptimierung aufbereitet. Abschließend werden die Ergebnisse aus Simulationen und Kostenschätzungen zusammengeführt und die Machbarkeit erörtert.

Teilprojekt Walcher: Design des Reglers (Hard- und Software)

Das Projekt "Teilprojekt Walcher: Design des Reglers (Hard- und Software)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Walcher GmbH & Co. KG durchgeführt. Der vermehrte Zubau regenerativer Stromerzeugungsanlagen führt insbesondere in ländlichen Gegenden häufig zur Erreichung der Grenzen der Netzbelastbarkeit. Dies erfordert in den zukünftigen Stromnetzen eine veränderte Netzbetriebsführung. Ziel des Projektes ist es, modulare, skalierbare und dezentral einsetzbare Maßnahmen zu entwickeln, um die Verteilnetze zukunftsfähig zu gestalten. Dabei soll die Lösung folgende Ideen adressieren: Lokalselektive Spannungsregelung, Ermöglichung des grundsätzlich vorteilhaften, vermaschten NS-Betriebes sowie Regelung der Leistungsaufteilung auf die vorhandenen Stränge. Arbeitsziel ist es, einen Flexiblen Ortsnetz Spannungs- und Wirkleistungs-Regler (FLOW-R) zu entwickeln, welcher im Niederspannungsnetz erstmalig Spannungs- und Leistungsflussregelung ermöglicht. Neben der Entwicklung der leistungselektronischen Regeleinheit, ist die Regelungssystematik elementarer Bestandteil des Projektvorhabens. Ziel ist es die FLOW-Rs so zu designen, dass sie sich in einem lokal-autarken Regelverbund selbständig koordinieren. Konkret soll die Regelsystematik ohne Eingriffe einer Netzleitwarte funktionieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Ausfallsicherheit bzw. Fehleranfälligkeit, sodass das FLOW-R System die Netze auch im Störfall stabilisieren kann.

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

Das Projekt "Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach Paragraph 11 EEG und Paragraph 13 Abs. 2 EnWG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecofys Germany GmbH - Niederlassung Berlin durchgeführt. 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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