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Entwicklung und Aufbau eines intelligenten Energiemanagementsystems für eine flexibilisierte und bedarfsgerechte Faulgasnutzung, Teilvorhaben: Entwicklung einer offenen Software-Architektur zur Integration verschiedener Funktionsmodule

Das Vorhabenziel ist die Entwicklung, Implementierung und Optimierung eines intelligenten Energiemanagementsystems und eine Validierung an der Kläranlage Bad Wörishofen. Dabei wird eine generische Systemarchitektur geschaffen, die Entscheidungsunterstützung durch Simulationen und mathematische Optimierung bietet, welche sich leicht auf andere Kläranlagen übertragen lassen soll. Hierzu werden die Systemmodule definiert und der Datenfluss festgelegt, um Kläranlagenbetreiber bei Entscheidungen im Anlagen- und Energiemanagement zu unterstützen. Technische und regulatorische Anforderungen werden berücksichtigt, ebenso wie Aspekte der Cyber-Sicherheit. Für die Integration in die Betriebsprozesse werden Datenformate und Schnittstellen definiert und die Anbindung an das Prozessleitsystem vorbereitet. Ein benutzerfreundliches Bedienkonzept erhöht die Akzeptanz. Im Rahmen der technischen Umsetzung wird ein Optimierungsverfahren für intelligentes Lastmanagement entwickelt, das den Energieverbrauch durch zeitliche Glättung von Spitzenlasten optimiert. Hierbei werden prognostizierter Verbrauch, Energieerzeugung und variable Stromtarife einbezogen, um die Eigenenergieerzeugung zu maximieren und Stromkosten zu reduzieren. Flexible Prozesse wie der Betrieb von Zentrifugen werden integriert, um die Energieeffizienz weiter zu steigern. Externe Datenquellen, etwa Wetter-, Prozess- und Kanalnetz-Daten, werden über einheitliche Schnittstellen angebunden und für Prognosen nutzbar gemacht. Im Testbetrieb wird das iEEMS an die spezifischen Bedingungen der Kläranlage angepasst und unter realen Betriebsbedingungen evaluiert. Handlungsempfehlungen werden durch Fachkräfte geprüft und umgesetzt. Die Mensch-Technik-Interaktion sowie die in vorherigen Arbeitspaketen definierten Leistungskennzahlen (KPIs) werden bewertet, um das System weiter zu optimieren. Der ganzheitliche Ansatz ermöglicht eine nachhaltige Steigerung der Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit der Kläranlage

Energieoptimierte Produktion mit grünen Digitalen Zwillingen, Teilvorhaben: Energie- und Lastenmanagement (greenProdEnergie)

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger

<p>Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger </p><p>Die Energiewende ändert die Zusammensetzung des deutschen Kraftwerksparks. Die Anzahl an Kraftwerken zur Nutzung erneuerbarer Energien nimmt deutlich zu. Kraftwerke mit hohen Treibhausgas-Emissionen werden vom Netz genommen. Gleichzeitig muss eine sichere regionale und zeitliche Verfügbarkeit der Stromerzeugung zur Deckung der Stromnachfrage gewährleistet sein.</p><p>Kraftwerkstandorte in Deutschland</p><p>Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.</p><p>Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand August 2025.<br> Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.</p><p>Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand August 2025<br> Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.</p><p>Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Juni 2025<br> Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.</p><p>Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Juni 2025<br> Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.</p><p>Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025)<br> Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.</p><p>Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger</p><p>Der deutsche Kraftwerkspark beruhte vor der Energiewende vor allem auf konventionellen Erzeugungsanlagen auf Grundlage eines breiten, regional diversifizierten, überwiegend fossilen Energieträgermixes (Stein- und Braunkohlen, Kernenergie, Erdgas, Mineralölprodukte, Wasserkraft etc.). Die gesamte in Deutschland installierte Brutto-Leistung konventioneller Kraftwerke ist basierend auf Daten des Umweltbundesamtes in der Abbildung „Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern“ dargestellt. Die aktuelle regionale Verteilung der Kraftwerkskapazitäten ist in der Abbildung „Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern“ dargestellt.</p><p>In den letzten Jahrzehnten hat sich die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sehr dynamisch entwickelt. Gleichzeitig wurden mit dem im Jahr 2023 erfolgten gesetzlichen Ausstieg Deutschlands aus der Nutzung der Kernenergie und dem fortschreitenden Ausstieg aus der Braun- und Steinkohle konkrete Zeitpläne zur Reduktion konventioneller Kraftwerkskapazitäten festgelegt (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken). Unabhängig davon übt der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus.</p><p>Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien</p><p>Im Jahr 2024 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden über 21 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt damit nochmals höher als die vorherige Ausbaurekord aus dem Jahr 2023. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf knapp 191 GW (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“).</p><p>Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau der <strong>Photovoltaik</strong> (PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 53 GW PV-Leistung zugebaut, damit hat sich die installierte Leistung in den letzten fünf Jahren mehr als verdoppelt. Mit einem Zubau von über 18 GW wurde im Jahr 2024 darüber hinaus ein neuer Zubaurekord erreicht. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich mit einer deutlichen Beschleunigung innerhalb der letzten fünf Jahre. Um das im EEG 2023 formulierte PV-Ausbauziel von 215 GW im Jahr 2030 zu erreichen, wurde ein Ausbaupfad festgelegt. Das Zwischenziel von 89 GW zum Ende des Jahres 2024 wurde deutlich übertroffen. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich fast 20 GW zur Zielerreichung notwendig.</p><p>Auch wenn das Ausbautempo bei <strong>Windenergie</strong> zuletzt wieder zugelegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2024 wurden 3,3 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2023: 3,2 GW; 2022: 2,4 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt allerdings 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2024 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 72,7 GW. Um die im EEG 2023 festgelegte Ausbauziele von 115 GW (an Land) und 30 GW (auf See) im Jahr 2030 zu erreichen, ist jeweils eine deutliche Beschleunigung des Ausbautempos notwendig.</p><p>Durch die Abhängigkeit vom natürlichen Energiedargebot unterscheidet sich die Stromerzeugung der erneuerbaren Erzeugungsanlagen teilweise beträchtlich. So kann eine Windenergieanlage die vielfache Menge Strom erzeugen wie eine PV-Anlage gleicher Leistung. Ein einfacher Vergleich der installierten Leistungen lässt deshalb noch keinen Schluss über die jeweils erzeugten Strommengen zu. Neben Photovoltaik- und Windenergieanlagen mit stark witterungsabhängiger Stromerzeugung liefern Wasserkraftwerke langfristig konstant planbaren erneuerbaren Strom, sowie Biomassekraftwerke flexibel steuerbare Strommengen. Beide Energieträger haben in Deutschland aber nur ein begrenztes weiteres Ausbaupotential.</p><p>Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“</a>.</p><p>Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke</p><p>Beim ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Brutto-Wirkungsgrad#alphabar">Brutto-Wirkungsgrad</a>⁠ ist im Vergleich zum Netto-Wirkungsgrad der Eigenverbrauch der Kraftwerke enthalten. Insgesamt verbesserte sich der durchschnittliche Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten deutschen Kraftwerksparks seit 1990 um einige Prozentpunkte (siehe Abb. „Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt nicht zuletzt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerksparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider.</p><p>Der Brennstoffausnutzungsgrad von Kraftwerken kann durch eine gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) gesteigert werden. Dies kann bei Großkraftwerken zur Wärmebereitstellung in Industrie und Fernwärme, aber auch bei dezentralen kleinen Kraftwerken wie Blockheizkraftwerken lokal erfolgen. Dabei müssen neue Kraftwerke allerdings auch den geänderten Flexibilitätsanforderungen an die Strombereitstellung genügen, dies kann beispielsweise über die Kombination mit einem thermischen Speicher erfolgen.</p><p>Obwohl bei konventionellen Kraftwerken in den letzten Jahren technisch eine Steigerung der Wirkungsgrade erreicht werden konnte, werden die dadurch erzielbaren Brennstoffeinsparungen nicht ausreichen, um die erforderliche Treibhausgasreduktion im Kraftwerkssektor für die Einhaltung der Klimaschutzziele zu erreichen. Dafür ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig.</p><p>Kohlendioxid-Emissionen</p><p>Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:</p><p>Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks</p><p>Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig (siehe Tab. "Genehmigte oder im Genehmigungsverfahren befindliche konventionelle Kraftwerksprojekte").</p><p>Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen brauchen. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Pumpspeicher, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs („Demand Side Management").</p>

Green Factory Allgäu

Alois Müller ist Spezialist für Energie- und Gebäudetechnik (Heizung, Lüftung, Sanitär, Kälte, Elektro) sowie den industriellen Anlagenbau. 1973 als traditioneller SHK-Familienbetrieb gegründet, ist die Alois-Müller-Gruppe heute ein mittelständisches Energietechnologie-Unternehmen mit über 700 Mitarbeitern und zwölf Niederlassungen. Gemäß dem Unternehmensleitsatz „Energie im Fokus“ liegt bei allen Projekten der Schwerpunkt auf innovativen sowie kosten- und energieeffizienten Lösungen, ohne dabei den Benutzerkomfort einzuschränken. Die gesamte Produktion und Fertigung eines Unternehmens CO 2 -neutral zu gestalten, ist bereits eine Herausforderung für sich. Denn in der Regel kann dies nur durch den Ankauf von extern erzeugtem regenerativem Strom umgesetzt werden. Die Green Factory kann allerdings noch mehr. Denn die für Verwaltung und Fertigung benötigte regenerative Energie wird komplett vor Ort produziert. So entstand im Rahmen dieses Vorhabens nicht nur eine CO 2 -neutrale Fabrik, sondern auch eine nahezu energieautarke Fabrik. Im Sommer 2019 ging am Hauptsitz in Ungerhausen (Landkreis Unterallgäu) die Green Factory in Betrieb. Hier fertigt die Alois-Müller-Gruppe Lüftungskanäle und versorgungstechnische Komponenten des Anlagenbaus wie Rohrleitungssysteme aus Stahl und Edelstahl, außerdem Energiezentralen in Containerbauweise und Energiemodulsysteme. Mehr als 250 Menschen arbeiten in dem 18.000 Quadratmeter energieautarken Produktions- und Bürogebäude in den Bereichen Fertigung und Verwaltung. Die benötigte Energie kommt aus insgesamt drei erneuerbaren Quellen: Von einer 1,5 Megawatt starken Photovoltaikanlage, mit der das Flachdach fast vollständig belegt ist, einem Blockheizkraftwerk, das mit Ökogas betrieben wird und einer mit nachwachsenden Rohstoffen betriebenen Pelletheizung. Der Produktionsprozess ist auf die Stromerzeugung abgestimmt. Unterschiedliche Speichermedien gleichen hierzu mögliche Schwankungen in der Erzeugung aus. Überschüssiger Solarstrom wird in einer Batterie gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die Kopplung, Speicherung und flexible Mehrfachnutzung von gleich drei unterschiedlichen Energiequellen bietet eine außergewöhnliche Unabhängigkeit von aktuellen Wetter- wie auch Energiepreisentwicklungen. Die Konzeption einer nachhaltigen Energiegewinnung, vereint mit Flächenheiz- und Kühlsystemen ermöglicht zudem eine Reduzierung der Betriebskosten von bis zu 25 Prozent. Die Green Factory nutzt den CO 2 -neutralen Strom bestmöglich: Sie passt ihre Fertigung (Laserschneiden, Lackieren, Sandstrahlen) flexibel an den verfügbaren Strom an. Sie speichert die solare Energie in den Medien Druckluft, VE-Wasser und Stickstoff sowie in einer Batterie. Und sie verfügt über die Option, Strom in Wärme umzuwandeln, für E-Ladestationen zu verwenden oder ins Netz einzuspeisen. Durch den Mix von Solarstrom mit einem BHKW wird der gesamte Strombedarf der Green Factory gedeckt und dank der Abwärme des BHKWs und der Holzpelletheizung wird auch der gesamte Wärmebedarf klimaneutral erzeugt. Durch das Vorhaben konnten 71,6 Prozent bzw. 598 Tonnen CO 2 jährlich eingespart werden. Das Konzept der Green Factory, die Erzeugung von Solarstrom, das angewendete Demand Side Management, die praktizierte Sektorenkopplung und das interne intelligente Stromnetz (Smart Grid), ist für nahezu alle Unternehmen in Deutschland adaptierbar. Alle Komponenten können durch zukünftige Anwender besichtigt, geprüft und bei Bedarf mit allen erforderlichen Zahlenwerten vorgestellt werden. Die Umstellung auf eine nachhaltige, wirtschaftliche und versorgungssichere Produktion ist also nicht so umständlich, wie viele vermuten. Die Green Factory ist mit ihrem nachhaltigen Energiekonzept beispielhaft und verdeutlicht, wie sich eine kosten- und energieeffiziente CO 2 -neutrale Produktionsumgebung in der Praxis realisieren lässt. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Müller Produktions GmbH Bundesland: Bayern Laufzeit: 2013 - 2019 Status: Abgeschlossen

Digitalisierte Wärmespeicher für die Energiewende, Teilvorhaben: Optimierung Sensorhaut zur großflächigen Temperaturerfassung an Wärmespeichern

In dem Projekt DARING soll die Energieeffizienz von Wärmespeichern (z.B. Puffer- und Trinkwasserspeicher) im Bereich der Gebäudeenergieversorgung signifikant gesteigert werden. Dafür wird eine innovative Sensortechnologie (Sensorhaut) für die großflächige Erfassung des Temperaturprofils an den Speichern optimiert. Mit den generierten Daten lässt sich der exakte Beladungszustand bestimmen und die Energiezufuhr gezielter steuern. Durch eine bessere Steuerung von Wärmepumpensystemen kann eine Effizienzsteigerung um bis zu 10% erreicht werden. Für Solarthermie-Anlagen im Gebäudebereich sowie Fernwärme-Hausstationen werden äquivalente Werte prognostiziert. Bei der vorgelagerten Gebäudeversorgung über Wärmenetze besteht bei einer Integration in das übergeordnete Lastmanagement das Potenzial, vom kontinuierlichen in den Pulsbetrieb überzugehen, womit Trinkwasserspeicher gezielt beladen werden können. Die Technologie der Sensorhaut basiert auf druckbarer organischer Dünnschicht-Elektronik und erlaubt die zuverlässige Messung verschiedener Parameter (z.B. Temperatur) über große Flächen hinweg in Echtzeit. Durch den speziellen Herstellungsprozess (Flüssigprozessierung) sind die Sensorfolien in Form und Funktion nahezu beliebig konfigurierbar. Dabei entsteht nur ein minimaler Material- und Energieverbrauch, woraus sich im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik Kostenvorteile sowie eine bessere CO2 Bilanz ergeben. DARING ist als Verbundprojekt konzipiert, in dem Experten aus Forschung und Praxis zusammenarbeiten. Dadurch wird gewährleistet, so nah an den realen Gegebenheiten und Bedürfnissen zu entwickeln wie möglich. Neben dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden sind die Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung, die Firma Viessmann Climate Solutions SE sowie die Cupasol GmbH als direkte Projektpartner an der Umsetzung und Erprobung beteiligt. Darüber hinaus ist die Vonovia SE als Drittmittelgeber Teil des Konsortiums.

Digitalisierte Wärmespeicher für die Energiewende

In dem Projekt DARING soll die Energieeffizienz von Wärmespeichern (z.B. Puffer- und Trinkwasserspeicher) im Bereich der Gebäudeenergieversorgung signifikant gesteigert werden. Dafür wird eine innovative Sensortechnologie (Sensorhaut) für die großflächige Erfassung des Temperaturprofils an den Speichern optimiert. Mit den generierten Daten lässt sich der exakte Beladungszustand bestimmen und die Energiezufuhr gezielter steuern. Durch eine bessere Steuerung von Wärmepumpensystemen kann eine Effizienzsteigerung um bis zu 10% erreicht werden. Für Solarthermie-Anlagen im Gebäudebereich sowie Fernwärme-Hausstationen werden äquivalente Werte prognostiziert. Bei der vorgelagerten Gebäudeversorgung über Wärmenetze besteht bei einer Integration in das übergeordnete Lastmanagement das Potenzial, vom kontinuierlichen in den Pulsbetrieb überzugehen, womit Trinkwasserspeicher gezielt beladen werden können. Die Technologie der Sensorhaut basiert auf druckbarer organischer Dünnschicht-Elektronik und erlaubt die zuverlässige Messung verschiedener Parameter (z.B. Temperatur) über große Flächen hinweg in Echtzeit. Durch den speziellen Herstellungsprozess (Flüssigprozessierung) sind die Sensorfolien in Form und Funktion nahezu beliebig konfigurierbar. Dabei entsteht nur ein minimaler Material- und Energieverbrauch, woraus sich im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik Kostenvorteile sowie eine bessere CO2 Bilanz ergeben. DARING ist als Verbundprojekt konzipiert, in dem Experten aus Forschung und Praxis zusammenarbeiten. Dadurch wird gewährleistet, so nah an den realen Gegebenheiten und Bedürfnissen zu entwickeln wie möglich. Neben dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden sind die Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung, die Firma Viessmann Climate Solutions SE sowie die Cupasol GmbH als direkte Projektpartner an der Umsetzung und Erprobung beteiligt. Darüber hinaus ist die Vonovia SE als Drittmittelgeber Teil des Konsortiums.

Digitalisierte Wärmespeicher für die Energiewende, Teilvorhaben: Optimierung Sensorhaut zur großflächigen Temperaturerfassung an Wärmespeichern

In dem Projekt DARING soll die Energieeffizienz von Wärmespeichern (z.B. Puffer- und Trinkwasserspeicher) im Bereich der Gebäudeenergieversorgung signifikant gesteigert werden. Dafür wird eine innovative Sensortechnologie (Sensorhaut) für die großflächige Erfassung des Temperaturprofils an den Speichern optimiert. Mit den generierten Daten lässt sich der exakte Beladungszustand bestimmen und die Energiezufuhr gezielter steuern. Durch eine bessere Steuerung von Wärmepumpensystemen kann eine Effizienzsteigerung um bis zu 10% erreicht werden. Für Solarthermie-Anlagen im Gebäudebereich sowie Fernwärme-Hausstationen werden äquivalente Werte prognostiziert. Bei der vorgelagerten Gebäudeversorgung über Wärmenetze besteht bei einer Integration in das übergeordnete Lastmanagement das Potenzial, vom kontinuierlichen in den Pulsbetrieb überzugehen, womit Trinkwasserspeicher gezielt beladen werden können. Die Technologie der Sensorhaut basiert auf druckbarer organischer Dünnschicht-Elektronik und erlaubt die zuverlässige Messung verschiedener Parameter (z.B. Temperatur) über große Flächen hinweg in Echtzeit. Durch den speziellen Herstellungsprozess (Flüssigprozessierung) sind die Sensorfolien in Form und Funktion nahezu beliebig konfigurierbar. Dabei entsteht nur ein minimaler Material- und Energieverbrauch, woraus sich im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik Kostenvorteile sowie eine bessere CO2-Bilanz ergeben. DARING ist als Verbundprojekt konzipiert, in dem Experten aus Forschung und Praxis zusammenarbeiten. Dadurch wird gewährleistet, so nah an den realen Gegebenheiten und Bedürfnissen zu entwickeln wie möglich. Neben dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden sind die Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung, die Firma Viessmann Climate Solutions SE sowie die Cupasol GmbH als direkte Projektpartner an der Umsetzung und Erprobung beteiligt. Darüber hinaus ist die Vonovia SE als Drittmittelgeber Teil des Konsortiums.

Digitalisierte Wärmespeicher für die Energiewende, Teilvorhaben: Integration einer Sensorhaut zur Effizienzsteigerung von Wärmespeichern

In dem Projekt DARING soll die Energieeffizienz von Wärmespeichern (z.B. Puffer- und Trinkwasserspeicher) im Bereich der Gebäudeenergieversorgung signifikant gesteigert werden. Dafür wird eine innovative Sensortechnologie (Sensorhaut) für die großflächige Erfassung des Temperaturprofils an den Speichern optimiert. Mit den generierten Daten lässt sich der exakte Beladungszustand bestimmen und die Energiezufuhr gezielter steuern. Durch eine bessere Steuerung von Wärmepumpensystemen kann eine Effizienzsteigerung um bis zu 10% erreicht werden. Für Solarthermie-Anlagen im Gebäudebereich sowie Fernwärme-Hausstationen werden äquivalente Werte prognostiziert. Bei der vorgelagerten Gebäudeversorgung über Wärmenetze besteht bei einer Integration in das übergeordnete Lastmanagement das Potenzial, vom kontinuierlichen in den Pulsbetrieb überzugehen, womit Trinkwasserspeicher gezielt beladen werden können. Die Technologie der Sensorhaut basiert auf druckbarer organischer Dünnschicht-Elektronik und erlaubt die zuverlässige Messung verschiedener Parameter (z.B. Temperatur) über große Flächen hinweg in Echtzeit. Durch den speziellen Herstellungsprozess (Flüssigprozessierung) sind die Sensorfolien in Form und Funktion nahezu beliebig konfigurierbar. Dabei entsteht nur ein minimaler Material- und Energieverbrauch, woraus sich im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik Kostenvorteile sowie eine bessere CO2-Bilanz ergeben. DARING ist als Verbundprojekt konzipiert, in dem Experten aus Forschung und Praxis zusammenarbeiten. Dadurch wird gewährleistet, so nah an den realen Gegebenheiten und Bedürfnissen zu entwickeln wie möglich. Neben dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden sind die Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung, die Firma Viessmann Climate Solutions SE sowie die Cupasol GmbH als direkte Projektpartner an der Umsetzung und Erprobung beteiligt. Darüber hinaus ist die Vonovia SE als Drittmittelgeber Teil des Konsortiums.

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.

Konzeptstudie zur Abwärmenutzung in einem Luftspeicher-Gasturbinenkraftwerk (LGT)

Die Einspeicherung von Druckluft in die Kavernen des LGT muss nahezu isotherm erfolgen. Die dabei anfallende Verdichtungswärme wird bisher in die Umgebung abgegeben. In der Studie werden Möglichkeiten untersucht und bewertet, diese und auch die Turbinenabwärme bei Turbinenbetrieb in Form von Dampf zu speichern. Mit dem gespeicherten Dampf wird beim Ausspeichern ein integrierter Gas-Dampf-Prozess realisiert, mit dem die gespeicherte Energie genutzt werden kann, was zu deutlichen Brennstoffeinsparungen führt.

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