Das Projekt "Seismic-on-Piles - Monitoring soil properties on offshore structures" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremen durchgeführt. Fraunhofer IWES steht mit seinen FuE-Aktivitäten für den weiteren Ausbau der Windenergie auf See. Das umfasst Fragen der Baugrunderkundung und der Bewertung des Installations- und Tragverhaltens von Offshore-Gründungstrukturen. Untergrunderkundung von Offshore-Windparks gibt Informationen über den in-situ Zustand des Baugrundes, der in Planung und Konstruktion der Anlagen einfließt. IWES hat hierzu bereits Messsysteme etabliert, die in der Vorerkundung eingesetzt werden. Die Interaktion zwischen Gründung und Baugrund, der Störung des in-situ Zustandes, verlangt ebenso nach geeigneten Explorationstechniken. So spielt der Einfluss von Installationsereignissen auf den Baugrund und der Einfluss der Betriebslasten auf die Baugrundeigenschaften eine große Rolle im technischen Design. Installationseffekt und set-up-Effekt sind Phänomene, die Installation und Betrieb von OWEA und deren Kosten signifikant beeinflussen, und deshalb zu identifizieren und laufend zu quantifizieren sind. IWES plant im Projekt geophysikalische Parameter im Pfahlnahbereich zu messen und daraus die Veränderung von Baugrundparametern abzuleiten. Dazu werden über einen Zeitraum seismische Messungen wiederholt vorgenommen und ausgewertet: Die etablierte Methode 4D-Seismik stellt hierfür den Entwicklungsansatz dar. Die Entwicklungsumgebung für die neue seismische Messkonfiguration stellt die am IWES verfügbare Grundbauversuchsgrube dar, in der unter offshore-ähnlichen Bedingungen Untersuchungen zu Installation und Tragverhalten von Gründungen durchgeführt werden. Hier wird die Messmethodik getestet und kalibriert. Gelingt es, durch seismische Methoden die durch Drucksondierung und dynamische Pfahlmessungen bestimmten Parameter zu verifizieren, ist damit die Grundlage gelegt für ein kostensparendes Monitoring der Tragwerk-Boden-Interaktion an Offshore-Strukturen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Abfall zu Energie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen (ITT) durchgeführt. Innerhalb des Projektes ERA-SOLMAB ist eine Maximierung der Synergien aus Abfallwirtschaft und Energieproduktion in Bamako, Mali die Zielgröße des Vorhabens. Konkret soll dieses Projekt die positive Wechselwirkung von: (i) Abfallreduzierung durch anaerobe Vergärung und Verbrennung (ii) und Energieversorgung in Form eines Sekundärbrennstoffs (d.h. Biogas) oder Elektrizität beschreiben. Die Synergien werden quantifiziert durch (iii) eine Darstellung der Auswirkungen von Abfall auf die lokalen Wassersysteme, (iv) eine Analyse der ökologischen, sozialen und ökonomische Nachhaltigkeitsaspekten von 'Waste to Energy (WtE)'-Szenarien im Vergleich zum Status quo sowie (v) der Installation und dem Betrieb einer Biogas-Politanlage. Als abschließenden Schritt werden (vi) Implementierungsstrategien von WtE-Anlagen diskutiert. Die Instandsetzung von holistischen WtE-Projekten in Entwicklungsländer - sowohl durch bottom-up als auch durch top-down Ansätze - weisen ein hohes Potential auf, zu einem Großteil der Ziele einer nachhaltigen Entwicklung (SDGs) beizutragen, wie sie durch die United Nations (UN) formuliert wurden. Um die genannten Ziele zu erreichen wurde ein Konsortium von malischen, algerischen und deutschen Partnern ins Leben gerufen. Auf wissenschaftlicher Ebene verknüpft das Projekt praktische Untersuchungen mit theoretischer Modellierung und Bilanzierung. Entlang dieser Forschungstätigkeit sollen im Rahmen der Internationalisierung des Projektes, Kooperationen aufgebaut und verstetigt werden, wobei dem gegenseitigen Kompetenz- und Wissenstransfer entlang der Nord-Süd-Achse eine besondere Bedeutung zukommt. Getragen und begleitet wird das Projekt durch eine starke Einbindung von Nachwuchswissenschaftlern.
Das Projekt "TESTBENCH - Testverfahren zur Bestimmung der Effizienz von PV-Speichersystemen - Vom Leitfaden zum Standard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDE Verband der Elektrotechnik Informationstechnik e.V., DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE durchgeführt. In Deutschland sind über 120.000 PV-Speichersysteme im Betrieb und für die nächsten Jahre wird ein weiteres Wachstum der Installationen erwartet. Diese Systeme werden hauptsächlich in Privathaushalten zur Erhöhung des solaren Eigenverbrauchs und der Autarkie eingesetzt. Der wirtschaftliche Nutzen ergibt sich dabei durch die Differenz aus Strombezugspreis und Einspeisevergütung. Um einen wirtschaftlichen Nutzen für den Systembetreiber sicherzustellen, ist eine hohe Effizienz des PV-Speichersystems von grundlegender Wichtigkeit. Diese wird von einer Vielzahl technischer Aspekte beeinflusst. Insbesondere die Wirkungsgrade der Systemkomponenten, der Standby-Verbrauch und das Standby-Verhalten sowie die Reaktionsgeschwindigkeit des Speichers auf Änderungen in der Last und der Erzeugung sind wesentliche Einflussfaktoren. In einer Fachgruppe des BVES und BSW wurde dazu ein Leitfaden zur Effizienzbestimmung erarbeitet. Dieser beinhaltet vereinheitlichte Messverfahren und Anforderungen an die Ergebnisauswertung. Um den Vergleich verschiedener Systeme auf Basis dieser Verfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse grundlegend. In Untersuchungen wurde bereits festgestellt, dass die Messergebnisse an gleichen Prüflingen an verschiedenen Messinstituten teils zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Weiterhin bestehen in der aktuellen Version des Leitfadens noch Unklarheiten bezüglich der Rahmenbedingungen der Messungen. Ziel des Vorhabens ist zu untersuchen welche Detaillierungen und Anpassungen des Leitfadens zur Erstellung einer VDE-Anwendungsregel oder einer Norm notwendig sind. Der Fokus liegt dabei auf der Sicherstellung der Ergebnisqualität und Reproduzierbarkeit. Dazu wird ein Ringversuch mit verschiedenen Prüflingen an den Prüfständen der Kooperationspartner durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse werden in Gremien der DKE eingebracht, insbesondere in den neuen DKE/AK 371.0.9 'Kennwerte von stationären Batteriespeichern'.
Das Projekt "TESTBENCH - Testverfahren zur Bestimmung der Effizienz von PV-Speichersystemen - Vom Leitfaden zum Standard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Elektrotechnisches Institut durchgeführt. In Deutschland sind über 120.000 PV-Speichersysteme im Betrieb und für die nächsten Jahre wird ein weiteres Wachstum der Installationen erwartet. Diese Systeme werden hauptsächlich in Privathaushalten zur Erhöhung des solaren Eigenverbrauchs und der Autarkie eingesetzt. Der wirtschaftliche Nutzen ergibt sich dabei durch die Differenz aus Strombezugspreis und Einspeisevergütung. Um einen wirtschaftlichen Nutzen für den Systembetreiber sicherzustellen, ist eine hohe Effizienz des PV-Speichersystems von grundlegender Wichtigkeit. Diese wird von einer Vielzahl technischer Aspekte beeinflusst. Insbesondere die Wirkungsgrade der Systemkomponenten, der Standby-Verbrauch und das Standby-Verhalten sowie die Reaktionsgeschwindigkeit des Speichers auf Änderungen in der Last und der Erzeugung sind wesentliche Einflussfaktoren. In einer Fachgruppe des BVES und BSW wurde dazu ein Leitfaden zur Effizienzbestimmung erarbeitet. Dieser beinhaltet vereinheitlichte Messverfahren und Anforderungen an die Ergebnisauswertung. Um den Vergleich verschiedener Systeme auf Basis dieser Verfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse grundlegend. In Untersuchungen wurde bereits festgestellt, dass die Messergebnisse an gleichen Prüflingen an verschiedenen Messinstituten teils zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Weiterhin bestehen in der aktuellen Version des Leitfadens noch Unklarheiten bezüglich der Rahmenbedingungen der Messungen. Ziel des Vorhabens ist zu untersuchen, welche Detaillierungen und Anpassungen des Leitfadens zur Erstellung einer VDE-Anwendungsregel oder einer Norm notwendig sind. Der Fokus liegt dabei auf der Sicherstellung der Ergebnisqualität und Reproduzierbarkeit. Dazu wird ein Ringversuch mit verschiedenen Prüflingen an den Prüfständen der Kooperationspartner durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse werden in Gremien der DKE eingebracht, insbesondere in den neuen DKE/AK 371.0.9 'Kennwerte von stationären Batteriespeichern'.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierung der Betriebsplanung und Vorbereitung für den Feldtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft durchgeführt. Das Ziel des Forschungsprojekts 'Redispatch 3.0' ist die Verbesserung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen bei zeitgleicher Reduzierung der Kosten für deren Installation und Betrieb aus Sicht von Verteilnetzbetreibern. Um dieses Ziel zu erreichen, werden am ie3 skalierbare Optimierungsalgorithmen zur Fahrplanerstellung der Anlagen entwickelt. Die entwickelten Fahrpläne werden im Anschluss unter Verwendung des am ie3 entwickelten Simulationsframeworks 'SIMONA' validiert, um sicherzustellen, dass keine Betriebsgrenzen verletzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Modell- und Datenintegration in Hochwassermanagemententscheidungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von geomer GmbH durchgeführt. Das Teilprojekt 'Modell- und Datenintegration in Hochwassermanagemententscheidungen' der geomer GmbH ist eine Querschnittsaufgabe, die zum Ziel hat, vorhandene und zu erhebende Grundlagen- und Modellierungsdaten produktiv in Entscheidungsprozesse zu integrieren und nachhaltig für Entscheidungsprozesse bereit zu stellen. Wichtig ist es hierbei, gemeinsam eine Modelllandschaft zu entwickeln, die den Anforderungen der Küstenregion bei Hue gerecht wird. Im Laufe der Definitionsphase hat sich gezeigt, dass das Flusshochwasser durch den Fluss Perfume nicht der einzige Problempunkt ist, sondern dass auch Starkregenereignisse lokal große Schäden in der Region verursachen. Ebenso Einfluss hat der steigende Meeresspiegelanstieg. Ziel ist es, alle Faktoren in der Modellierung der Hochwassergefahren zu berücksichtigen. Dabei wird auf eine Modellkombination von verschiedenen hydrologischen und hydraulischen Modellen gesetzt, die die Möglichkeit bietet das breite Spektrum an Anforderungen gerecht zu werden. Nach ersten Testrechnungen für Schwerpunktbereiche in der Definitionsphase soll in der F&E-Phase das gesamte Einzugsgebiet modelliert werden. Diese werden dann mit bestehenden Berechnungen und Überflutungsdokumentationen validiert und bewertet. Um dem bekannten Defizit an Niederschlagsmessdaten zu begegnen, wurde begonnen ein eigenes Messnetz auf Basis kostengünstiger Messtechnik zu planen und umzusetzen. Hier steht die weitere enge Zusammenarbeit mit den Partnern vor Ort im Vordergrund um die Installation des Messnetzes abzuschließen und die Wartung zu gewährleisten, da nur so ein geordneter Betrieb und die Funktionalität der Stationen gewährleistet werden kann. Bereits funktionsfähig ist die Integration der Messdaten in die Datenbankinfrastruktur. Auch insgesamt unterstützt GEOMER weiterhin das Datenbankdesign und den Aufbau der Geodateninfrastruktur, insbesondere hinsichtlich der Integration und Prozessierung der Modellierungsdaten.
Das Projekt "Teilvorhaben: EnerG-Glider" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Silence Aircraft GmbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben 'EnerGlider' hat die Entwicklung einer neuartigen Offshore Höhenwindenenergieanlage für den kontinuierlichen 24 Stundenbetrieb zum Ziel. EnerGlider wird in vier Teilprojekten von vier Partnern bis zu einem skalierten Demonstrator entwickelt. Besonderes Merkmal ist die Gesamtsystemsicht, bei der stets Bau, Transport, Installation, Betrieb, Wartung und Rückbau für das EnerGlider Offshore System berücksichtigt werden. Silence Aircraft wird ein fertigungs- und kostenoptimiertes Gleiterkonzept entwerfen welches durch Festigkeitsberechnungen und Tests bis zum Serienprodukt weiterentwickelt wird. Der aerodynamische Entwurf wird zusammen mit der RWTH Aachen optimiert und es werden entsprechende Windkanalmodelle gebaut. Silence Aircraft ist ebenfalls zuständig für die Entwicklung des Windenkonzepts welches später Offshore Kriterien erfüllen muss. Eine Winde wird im Modellversuch gefertigt und es werden im Prüfstandsversuch das Auf- und Abspulen unter Last simuliert. Im nächsten Schritt wird Silence Aircraft die Flugerprobung im Feldtest begleiten und entsprechende Optimierungen an der Winde vornehmen.
Das Projekt "Vorhaben: Ganzheitliche Optimierung von Batterieanwendungen auf Kreuzfahrtschiffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carnival Maritime GmbH durchgeführt. Carnival wird diesjährig auf der AIDAperla das bislang größte Batteriesystem in der Passagierschifffahrt installieren. Mit einer Kapazität von 10 MWh werden Häfen emissionsfrei angelaufen und der Verbrauch fossiler Kraftstoffe reduziert. Die Projektziele sollen eine erfolgreiche Umsetzung des Leuchtturmprojektes ermöglichen und eine positive Strahlwirkung unternehmensintern und auf den gesamten Industriesektor erzeugen. Die verfolgten Ziele sind im Einzelnen: - Die finanzielle Dimension des Projektes macht es essentiell die Lebensdauer der Batterie zu maximieren. Hierfür wird Carnival softwarebasierte Strategien identifizieren und testen. - Das Schiff wird im null-emissions- Manöverbetrieb ausschließlich durch die Batterien versorgt. Um die Schiffsicherheit zu gewährleisten, möchte Carnival die Anwendung von daten- und softwarebasierten Technologien zur Ermittlung der verfügbaren Restenergiemenge testen. - Um das Emissionsminderungspotential der Batterie voll ausschöpfen zu können muss: (i) Zum einen die Reichweite der Batterie verlässlich abgeschätzt werden können, um beim Anlegemanöver einen emissionsreichen Kaltstart der Motoren zu vermeiden. (ii) Der Umschaltvorgang vom Batteriebetrieb auf eine Landstromversorgung möglichst schnell erfolgen. Ansonsten steht ein Großteil der Batteriekapazität nicht mehr dem Zweck zur Verfügung: Möglichst früh vor dem Hafen in den null-Emissionsbetrieb umzuschalten. - Der Eingriff in das Bordkraftwerk und sein Automationssystem im laufenden Betrieb des Schiffes erfordert es Fehler noch vor der Installation zu erkennen und zu vermeiden. Dies soll durch eine simulierte Testumgebung für Hardware und Automationssystem erreicht werden. - Durch ein 'Life Cycle Assessment' soll eine objektive Bewertung des Umwelttechnischen Nutzens untersucht und möglichst belegt werden. Innerhalb des Konsortiums stellt Carnival den Versuchsträger, die Datenquelle sowie das Referenzsystem für die Konsortialpartner und die eigenen Untersuchungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prüfung der Übertragbarkeit von bestehenden Regularien zur Anwendung bei der Installation und dem Betrieb von Offshore-PtX-Plattformen und die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für die zukünftige Vorschriftenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr, Fachgebiet Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme durchgeführt. Die Erzeugung von Kraftstoffen mittels PtX-Anlagen wird an Land bereits praktiziert. Für eine direkte Nutzung des Stromes von Offshore-Windkraftanlagen sollen PtX-Anlagen direkt im Umfeld dieser betrieben werden. Derzeit existieren für eine Installation von Offshore-PtX-Anlagen jedoch keine Regularien hinsichtlich Bau, Genehmigung, Betrieb, Safety, Security und Umweltschutz. Es muss daher geprüft werden, inwieweit Vorschriften aus der Offshore Öl- und Gasindustrie, dem Bereich der Offshore-Windkraftanlagen oder der Schifffahrt angewendet und übertragen werden können. Ebenso ist die Übertragung im Bereich der Vorschriften für Anlagentechnik zur Errichtung von Onshore-PtX-Anlagen auf ihre Übertragbarkeit bei der Offshore-Installation zu prüfen. Hierbei treffen die verschiedenen Themengebiet aufeinander und müssen im Offshore-Umfeld miteinander agieren.
Das Projekt "Living Laboratory - Demonstration eines komplett reinen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inhouse engineering GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Demonstration einer Komplettlösung einer regenerativen H2-Stromversorgung unter Verwendung eines H2-BZ-BHKW und grünem mittels PV und Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffs. Der Ansatz besteht darin, die Installation und den sicheren Betrieb einer Leitungsnetz basierenden Wasserstoffversorgung in einer Hausumgebung mit Standardanschlüssen dazustellen. Daher muss das gesamte Wasserstoffsystem in einem sogenannten 'Living Lab - lebenden Labor' ausgehend von der grünen H2-Produktion unter Verwendung von Photovoltaik, einem Elektrolyseur, einem Speicher und einer Odorierungseinheit implementiert werden. Über eine zu definierende Übergabestelle soll ein auf Wasserstoff basierendes Brennstoffzellen-BHKW angeschlossen und betrieben werden. Um den sicheren Betrieb von Standard-Armaturen mit H2 nachzuweisen muss die Laboratmosphäre überwacht werden. Neben Koordination und Verbreitung der Ergebnisse gliedert sich das Projekt in folgende wissenschaftliche Aufgaben: 1. Entwicklung optimierter LT-PEM-MEAs, 2. Integration von MEAs in Stack- und Leistungsbewertung inkl. der Auswirkungen der Odorierung, 3. Entwicklung eines H2 basierten Systemkonzeptes zur Energieversorgung in Gebäuden, 4. Langzeiterprobung des kompletten Systems, 5. Techno-ökonomische, ökologische und soziale Bewertung der Lösung. Das Projekt hat eine enorme Bedeutung für die technologische Entwicklung des Energieversorgungssystems der Zukunft. Die erarbeiteten Lösungen sind aus verschiedenen Blickwinkeln dringend erforderlich: Aus technischer Sicht wurde noch keine effektive Energiespeicherung gefunden, die die Erzeugung erneuerbarer elektrischer Energie vom nutzerorientierten Verbrauch abkoppeln kann. Aus politischer Sicht sind gut demonstrierte und marktfähige Lösungen erforderlich, um die Energiewende zu unterstützen. Aus sozialer Sicht muss gezeigt werden, dass Wasserstoff genauso sicher wie Erdgas, Flüssiggas o. Benzin betrieben werden kann, um die Angst vor Wasserstoff zu reduzieren.
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