Das Projekt "KompEx LTA-CAES modular, Kolben - Entwicklung eines modularen Niedertemperatur-Druckluftenergiespeichers mit umkehrbar betreibbaren Maschinensätzen - Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung umkehrbarer Kolbenmaschinen und deren Systemintegration" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: BOGE KOMPRESSOREN Otto Boge GmbH & Co. KG.Mittelfristig erfordert die Integration großer Mengen fluktuierender Erzeugungs-anlagen zusätzliche Speicheranlagen. Zur Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit von Speichersystemen müssen zusätzliche Erträge im Regelenergiebereich erwirtschaftet und Investitionskosten gesenkt werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll ein adiabater Niedertemperatur-Druckluftenergiespeicher in Modulbauweise auf Basis von umkehrbar einsetzbaren Maschinen entwickelt werden. Durch Kombination umkehrbarer Turbo- und Kolbenmaschinen wird eine große Kostenreduktion generiert. Die Kolbenmaschinen sorgen für eine große Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Enddrücke im Speichervolumen. Modular aufgebaute Anlagen mit niedrigem Stückpreis können flexibler den aktuellen Standortanforderungen angepasst werden oder ggf. auch geografisch versetzt werden. Das Verbundvorhaben verfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes für einen LTA-CAES® in Modulbauweise mit umkehrbar betreibbaren Kolben- und Turbomaschinen, Leistungen von 2-10 MWel und Speicherkapazitäten von 5-100 MWhel, einer hohen Anfahrgeschwindigkeit und einem thermischen Nutzungsgrad von 55-65%.BOGE engagiert sich bei der technischen Entwicklung und beim Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen und arbeitet bei der Gesamtkonzeption, wirtschaftlichen Bewertung und Optimierung des modularen LTA-CAES® mit. Vorentwicklung - Bei BOGE wird die Entwicklung und der Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen durchgeführt. Hierzu werden Funktionsmuster mit allen relevanten Teilkomponenten entwickelt, konstruiert, gebaut und im Testfeld getestet und optimiert. Zuletzt ist ein Langzeittest zur Einschätzung der Verschleißeigenschaften vorgesehen. BOGE arbeitet an der Diskussion des Gesamtkonzepts der Speicheranlage mit und liefert für die Speichersystemmodellierung die Eigenschaften der eingesetzten Kolbenmaschinen zu und definiert gemeinsam mit UMSICHT realitätsnahe Betriebsszenarien für eine wirtschaftliche Bewertung des Speichersystems.
Das Projekt "KompEx LTA-CAES modular, Turbo/System - Entwicklung eines modularen Niedertemperatur-Druckluftenergiespeichers mit umkehrbar betreibbaren Maschinensätzen - Teilvorhaben: Umkehrbare Turbosätze, Systemkonzeption und Systemoptimierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.Die Integration großer Mengen fluktuierender Erzeugung erfordert zusätzliche Speicher. Zur Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit müssen zusätzliche Erträge im Regelenergiebereich erwirtschaftet und die Investitionskosten gesenkt werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll ein adiabater Niedertemperatur-Druckluftenergiespeicher in Modulbauweise entwickelt werden. Durch Verwendung umkehrbarer Turbo- und Kolbenmaschinen wird eine große Kostenreduktion generiert. Die Kolbenmaschinen sorgen für eine große Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Enddrücke im Speicher. Modular aufgebaute Anlagen mit niedrigem Stückpreis können flexibler den aktuellen Standortanforderungen angepasst werden oder ggf. auch versetzt werden. Das Verbundvorhaben verfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes für einen KompEx LTA-CAES® in Modulbauweise mit umkehrbar betreibbaren Kolben- und Turbomaschinen, Leistungen von 2-10 MWel und Speicherkapazitäten von 5-100 MWhel, einer hohen Anfahrgeschwindigkeit und einem thermischen Nutzungsgrad von 55-65%. Fraunhofer UMSICHT engagiert sich bei der technischen Entwicklung der umkehrbaren Turbomaschinen und erarbeitet die Gesamtkonzeption, wirtschaftliche Bewertung und Optimierung des modularen LTA-CAES®. Zur Entwicklung der umkehrbaren Turbomaschine werden mehrere Varianten vorausgelegt, eine ausgewählt, konstruiert und als Protoptyp gebaut. Parallel zur Untersuchung in einem aufgebauten Teststand wird die Strömung mittels validierter CFD-Simulation untersucht. Die Maschinen werden iterativ nach Verlustlokalisierung optimiert. Zur Konzeptentwicklung und -optimierung wird ein Gesamtanlagenmodell erstellt und ein übergeordnetes Anlagenlayout inklusive Wärmespeicher entworfen. Die Wirtschaftlichkeit wird bei Variation der technischen Parameter (z.B. Verhältnis von Leistung und Kapazität, modulare Aufteilung) und der Vermarktungsebenen in sinnvollen Anwendungsszenarien optimiert und ein geeignetes Betriebsregime und Geschäftsmodelle entworfen.
Das Projekt "ENERSPHERE: Schwungmassenspeicher hoher Leistungsdichte mit HTS-Lagerung als dezentraler Energie-Zwischenspeicher für regenerative Energieerzeugungsanlagen, Teilprojekt: ENERSPIN" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Babcock Noell GmbH.Die zunehmende Volatilität des Stromnetzes durch eine VielzahI verschiedener Einspeiser, v.a. aus Wind- und Solarenergie, verlangt nach neuen technischen Ansätzen, um lokal und auf kurzen Zeitskalen von einigen Sekunden Fluktuationen zu glätten und die Netzstabilität zu gewährleisten. Schwungmassenspeicher eignen sich hier ideal aufgrund kurzer Reaktionszeit, hoher Zyklenfestigkeit sowie geringer leistungsspezifischer Kosten. ZieI des Vorhabens ist daher die Herstellung zweier Technologiedemonstratoren mit einer Leistung von größer als 250 kW, Drehzahlen von über 18000 1/min und einer Kapazität von 3-5 kWh und deren Erprobung. Kerntechnologie sind wie bei einem BMWi geförderten Vorläuferprojekt im Bereich der USV berührungslose, verschleißfreie Levitationslager auf Basis passiver Magnetlager. Um aus diesem Vorhaben ein wirtschaftliches, zuverlässiges und energieeffizientes Produkt ableiten zu können, besteht neben der Systemintegration und - erprobung zunächst erheblicher FUE-Bedarf im Bereich der Komponenten: Optimierte Gestaltung von Lager und Schwungmasse und deren Fertigungsverfahren, um teures Faserverbundmaterial und Gewicht einzusparen, Synchronmotoren hohen Wirkungsgrades, die eine maximale Ausnutzung des Energieinhaltes erlauben, neuartige elektrodynamische Dämpfer zur Stabilisierung des Rotors und minimierter Eigenenergieverbrauch und Wartungsbedarf durch innovative Vakuum- und Kryokühlungs-Konzeption. Parallel werden Aspekte der Betriebssicherheit und Marktpotentiale untersucht.
Das Projekt "Engineering-Vorhaben für die Errichtung der ersten Demonstrationsanlage zur adiabaten Druckluftspeichertechnik (ADELE-ING), ADELE-ING Fortsetzung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWE Group Business Services GmbH.Ziel des Projektes ist die Vorbereitung des kommerziellen Baus und Betriebs eines ADELE-Energiespeichers sowie die anschließende Vermarktung. In diesem Zusammenhang soll insbesondere die Frage beantwortet werden, wann ein wirtschaftlicher Betrieb einer ADELE-Anlage zu erwarten ist und wann es sinnvoll ist, in Demonstrationsvorhaben einzusteigen. Zunächst wird hierzu mit Hilfe der Technologiepartner eine belastbare Kostenschätzung für die verschiedenen betrachteten ADELE-Systemkonfigurationen erstellt. Parallel werden die einzelnen potentiellen Erlöse durch den markt- sowie netzdienlichen Einsatz der ADELE-Technologie ermittelt. Die Möglichkeiten und Anforderungen der Märkte sowie die technologische Ausgestaltung der ADELE-Anlagen beeinflussen sich hierbei gegenseitig und werden iterativ berücksichtigt. Die RWE Gesellschaften übernehmen die Rolle eines möglichen Investors und Betreibers bzw. Dienstleisters der ADELE-Technologie. ESK, als Tochterunternehmen der RWE, ist Dienstleister für Kavernen und Untergrundtechnologie.
Das Projekt "ENERSPHERE: Schwungmassenspeicher hoher Leistungsdichte mit HTS-Lagerung als dezentraler Energie-Zwischenspeicher für regenerative Energieerzeugungsanlagen, Teilprojekt: ENERComp" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik.In zukünftigen, stärker dezentral organisierten Netzen gibt es viele Energieerzeuger, die über Wechselrichter einspeisen. Damit wird aus dem Netz Schwungmasse herausgenommen, die bisher Wirkleistungsgradienten reduziert und die Zeit zum Ausregeln der Wirkleistungsbilanz vergrößert hat. Aufgabe des Schwungmassenspeichers ist es daher, lokal Leistungsfluktuationen und Leistungsgradienten im Netz zu reduzieren. Die Projektpartner wollen gemeinsam einen ersten Technologie Demonstrator für Schwungmassenspeicher mit einem passiven Magnetlager entwickeln. Referenzanwendung für diese Entwicklung ist hier der Einsatz als Energiespeicher in Kombination mit regenerativen Energieerzeugern, um Abweichungen zu kompensieren. Die hier geplanten Forschungsarbeiten nutzen die Ergebnisse eines BMWi geförderten Vorläuferprojektes im Bereich der USV. Für den hier angestrebten Einsatz sind weitere Arbeiten und Innovationen sowohl in der Komponentenentwicklung, als auch in der Systemintegration notwendig. Um die Tauglichkeit der Technologie zu demonstrieren, werden testfähige Demonstratoren gebaut, wobei mit einem Demonstrator auch die erforderlichen Sicherheitsnachweise erbracht werden sollen. - Rechnergestützte Auslegung und Optimierung der rotierenden Teilstrukturen - Herstellung der Vorrichtungen mit anschließender Herstellung der Teilstrukturen - Durchgehende Qualitätskontrolle mit anschließender Qualitätssicherung - Montage der Rotorkomponenten.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Vernetzung, Regelung, Steuerung und Elektroinstallation mit Sonnenenergie^Teilprojekt 3: Windenbau, Systemkomponenten, Werkzeugbau^InnoProfile-Transfer: System zur Kompensation von Lastspitzen bei der Wandlung von regenerativen Energien in Nutzenergie, Teilprojekt 2: Konstruktion und Anlagenbau zur Windenergie" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: KD Stahl- und Maschinenbau GmbH.Das Ziel des Forschungsvorhabens beruht auf dem ständig steigenden Interesse am Einsatz von regenerativen Energien zur Erzeugung von Nutzenergie. Die Problemstellung der verschiedenen Systeme zur Erzeugung von 'grüner Energie' liegt darin, dass nicht die Möglichkeit besteht, die erzeugte Energie effizient umzuwandeln oder dann einzusetzen, wenn sie benötigt wird. Daher muss es gelingen, die in der Natur vorhandene Energie effizient (auch in kleinsten Mengen) in elektrische Energie umzuwandeln und zusätzlich nutzbar zu machen. Es ergibt sich also die Forderung nach der temporären Speicherung sowie der Kompensation von Energieschwankungen bei Verbrauch und Erzeugung. Dabei ist angedacht, regenerativ erzeugte Energie, in jeder zur Verfügung stehenden Menge mechanisch zwischen zu speichern, um sie dann in einem weiteren Arbeitsschritt gleichmäßig zu verwenden, in einen Langzeitspeicher zu überführen, oder in das globale Versorgungsnetz einzuspeisen. Für die Umsetzung dieses mechanischen Speichers wird ein textiles Zug- und Tragmittel eingesetzt, welches mehrere Funktionen implementiert. Der Nachweis der Funktion des gesamten Systems wird in einer Demonstratoreinrichtung geführt. Dabei werden Schwerpunkte, wie beispielsweise Konstruktion des textilen Zug- und Tragmittels, Funktion des Kurz- und Langzeitspeichers, Funktion des Energiemanagementsystems und die Lebensdauer des Gesamtsystems untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Vernetzung, Regelung, Steuerung und Elektroinstallation mit Sonnenenergie^InnoProfile-Transfer: System zur Kompensation von Lastspitzen bei der Wandlung von regenerativen Energien in Nutzenergie, Teilprojekt 3: Windenbau, Systemkomponenten, Werkzeugbau" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: AMW Automatisierungstechnik und Maschinenbau Wendisch GmbH & Co. KG.Das Ziel des Forschungsvorhabens beruht auf dem ständig steigenden Interesse am Einsatz von regenerativen Energien zur Erzeugung von Nutzenergie. Die Problemstellung der verschiedenen Systeme zur Erzeugung von 'grüner Energie' liegt darin, dass nicht die Möglichkeit besteht, die erzeugte Energie effizient umzuwandeln oder dann einzusetzen, wenn sie benötigt wird. Daher muss es gelingen, die in der Natur vorhandene Energie effizient (auch in kleinsten Mengen) in elektrische Energie umzuwandeln und zusätzlich nutzbar zu machen. Es ergibt sich also die Forderung nach der temporären Speicherung sowie der Kompensation von Energieschwankungen bei Verbrauch und Erzeugung. Dabei ist angedacht, regenerativ erzeugte Energie, in jeder zur Verfügung stehenden Menge mechanisch zwischen zu speichern, um sie dann in einem weiteren Arbeitsschritt gleichmäßig zu verwenden, in einen Langzeitspeicher zu überführen, oder in das globale Versorgungsnetz einzuspeisen. Für die Umsetzung dieses mechanischen Speichers wird ein textiles Zug- und Tragmittel eingesetzt, welches mehrere Funktionen implementiert. Der Nachweis der Funktion des gesamten Systems wird in einer Demonstratoreinrichtung geführt. Dabei werden Schwerpunkte, wie beispielsweise Konstruktion des textilen Zug- und Tragmittels, Funktion des Kurz- und Langzeitspeichers, Funktion des Energiemanagementsystems und die Lebensdauer des Gesamtsystems untersucht.
Das Projekt "Energiesysteme der Zukunft, Energiespeicher: Technologiesteckbrief zur Analyse 'Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050'" wird/wurde ausgeführt durch: acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V..Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe Flexibilitätskonzepte hat analysiert, wie die Stromversorgung im Jahr 2050 mit einer CO2-Einsparung gegenüber 1990 von 80 bis 100 Prozent gestaltet werden könnte. Dabei lag der Fokus darauf, wie die Versorgungssicherheit in der Stromversorgung bei einem wachsenden Anteil volatil einspeisender erneuerbarer Energien sichergestellt werden kann. Für verschiedene Szenarien wurde untersucht, wie die fluktuierende Stromerzeugung ausWind und Photovoltaik sinnvoll durch sogenannte Flexibilitätstechnologien - flexible Stromerzeuger, Demand-Side-Management, Speicher und Netzausbau - ergänzt werden kann. Hierbei war es das Ziel, sämtliche Möglichkeiten zur Bereitstellung von Flexibilität zu erfassen und zu charakterisieren, um deren Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlich ausgeprägten Stromsystemen im Jahr 2050 zu identifizieren. Um eine valide und aussagekräftige Datenbasis zu erhalten, wurde ein breiter Konsultationsprozess mit Expertinnen und Experten aus Industrie und Wissenschaft durchgeführt. In zehn Fachgruppen wurden die verschiedenen Technologien zur Bereitstellung von Flexibilität analysiert und einer einheitlichen interdisziplinären Bewertung unterzogen. Die Fachgruppen bearbeiteten folgende Themenkomplexe: Windkraftanlagen, Photovoltaik, Bioenergie, Solarthermische Kraftwerke, Geothermische Kraftwerke, Konventionelle Kraftwerke, Energiespeicher, Demand-Side-Management im Strommarkt, Demand-Side-Management im Wärmemarkt, Stromnetze. Der Stand der Technik und die Entwicklungspotenziale für die Zeithorizonte 2023 und 2050 sowie der Forschungs- und Entwicklungsbedarf wurden soweit wie möglich erfasst. Als Basis für die Modellrechnungen, die für die anschließende Analyse Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050: Technologien - Szenarien - Systemzusammenhänge durchgeführt wurden, wurden Technologieparameter wie zum Beispiel Kostendaten und Wirkungsgrade geschätzt. Außerdem wurden Fragen der gesellschaftlichen Akzeptanz, der Materialverfügbarkeit und relevante Aspekte des Energiewirtschaftsrechts sowie des Bau- und Emissionsschutzrechts zur Umsetzungder verschiedenen Technologien diskutiert und mithilfe einer Ampelsystematik bewertet.
Das Projekt "STENSEA (Storing Energy at Sea) - Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Pumpspeicherkonzeptes zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie offshore^Teilvorhaben: FhG IWES, Teilvorhaben: HTS" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit. Es wird/wurde ausgeführt durch: HOCHTIEF Solutions AG.Das Vorhaben umfasst die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Pumpspeicherkonzeptes zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie offshore. Das Konzept des Meeres-Pumpspeicherkraftwerks nutzt das Meer selbst als oberes Speicherreservoir. Das untere Speicherbecken wird durch einen Hohlkörper auf dem Meeresgrund gebildet, der im Pumpbetrieb mit Ladestrom leer gepumpt wird und im Entladebetrieb über eine Turbine zum Generatorantrieb wieder mit Wasser gefüllt wird. Das Vorhaben baut auf einer Vorstudie der Projektpartner auf in dem die Zielkosten des Pumpspeicherkraftwerkes, die Kugelform des Höhlkörpers sowie mögliche Standorte bestimmt wurden. Das Vorhaben beginnt mit einer detaillierten Systemanalyse zur Planung, Konstruktion, Bau- und Logistikkonzept des Druckbehälters, Entwicklung und Detailauslegung der Pumpturbinen, Einbindung in das Stromnetz auf Grundlage von Lastflussberechnungen, Marktanalysen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen für einen internationalen Markt, Entwicklung einer Markteinführungsstrategie und Roadmap für die technische Umsetzung. Zunächst wird ein Modellversuch im Maßstab 1:10 in einem Binnengewässer durchgeführt. Dabei werden Detailfragestellungen zu Konstruktion, Bau, Installation, Logistik, Betriebsweise und Wartungskonzepten für das Speichersystem experimentell untersucht. Die letzte Projektphase umfasst Identifikation und Machbarkeitsanalyse für einen offshore Pilotversuch an einem Standort mit einigen hundert Metern Wassertiefe und geeigneter Infrastruktur. Die Pilotphase ist für ein Nachfolgeprojekt vorgesehen, sofern die Ergebnisse das Konzept rechtfertigen.
Das Projekt "Potenziale von Pumpspeicherkraftwerken in NRW" wird/wurde gefördert durch: Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Lahmeyer Hydroprojekt GmbH.Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz führt im Auftrag des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen eine Untersuchung der Potenziale von Pumpspeicherkraftwerken im Land durch. Hierbei sollen geeignete Standorte für Pumpspeicherkraftwerke identifiziert und bewertet werden sowie landesweit das machbare Potenzial von Pumpspeicherkraftwerken in Bezug auf Leistung und Kapazität und unter Einbeziehung von Nutzungskonflikten und ökonomischen Faktoren abgeschätzt werden.
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