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Bidirektionale Flexibilität durch Flottenkraftwerke in und um Unternehmen, Teilvorhaben: Netzintegration und Resilienz von bidirektionalen Flotten

Diversität und Encystierungsmuster von Chrysophyceen

Der globale Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen des 21sten Jahrhunderts und bedingt drastische ökologische, ökonomische und politische Konsequenzen. Die Zusammensetzung der Chrysophyceen - Cystengemeinschaft in Sedimentkernen ist ein Indikator für Habitateigenschaften und kann daher genutzt werden, Klima- und Umweltwandel zu erfassen. Trotz der gegenwärtigen Fortschritte ist das Verständnis der für Verschiebungen in der Cystengemeinschaft verantwortlichen grundlegenden ökologischen Prozesse sehr eingeschränkt. Eine unumgängliche Voraussetzung um das volle Potential dieser Indikatorgruppe auszuschöpfen ist ein multidisziplinärer Ansatz. Sowohl die Rekonstruktion der paläolimnologischen Umweltbedingungen als auch die Messung gegenwärtiger Trends ist von vorrangigem Interesse für die Entwicklung von Schutzstrategien insbesondere für die sensitiven alpinen Regionen. Das Ziel dieses Projektes liegt in der Schaffung einer Grundlage um das volle Potential dieser Indikatorgruppe auszuschöpfen durch die Verknüpfung von Ökologie, Paläontologie und molekularer Mikrobiologie. Ich beantrage, das Encystierungsmuster von Chrysophyceen zu untersuchen und die Paläoökologie der Cysten mit der recenten Ökologie vegetativer Zellen zu verknüpfen. Chrysophyceen aus Seen unterschiedlicher Trophie, Chemie und Höhenlage werden isoliert und morphologisch sowie molekular charakterisiert. Das Sammeln molekularer Signaturen für die Verknüpfung der Systematik vegetativer Zellen mit der der Chrysophyceencysten ist das Ziel der ersten Projektphase. Die Gesellschaftsstruktur und saisonale Verschiebungen rücken in den Fokus der zweiten Projektphase. Quantitative Daten aus dieser zweiten Phase werden mit der Cystenbildung durch Einsatz von Sedimentfallen verknüpft. In Laborexperimenten werden grundlegende Toleranzen und Wachstumsoptima für ausgewählte Chrysophyceenstämme bestimmt. Während der abschließenden Projektphase werden die Daten vernetzt mit paläoökologischen Daten aus einem Sedimentkern des Oberen Landschitzsees. Es werden klassische ökologische Ansätze mit paläoökologischen Ansätzen und molekularen Techniken verknüpft, um die Biodiversität von Chrysophyceen zu einem aussagekräftigen Indikator zu entwickeln. Multidisziplinarität und Vernetzung der Stärken unterschiedlicher Wissenschaftsbereiche ist eine Schlüsselkomponente dieses Projektes. Das Projekt ist daher eingebettet in laufende Forschungsprojekte, die sich mit Klimawandel beschäftigen und insbesondere vernetzt mit österreichischen und internationalen Projekten mit Schwerpunkten auf der Diversität der Chrysophyceen und auf Klimawandel.

Mobility2Grid: Effiziente und vernetzte Systeme für die klimaneutrale Stadt, Teilvorhaben: Akzeptanzuntersuchung und internes Monitoring auf dem Forschungscampus Mobility2Grid und den Übertragungsarealen

Netzdienliche Flexibilität (NetzFlex) von Großbatterien im Landkreis Haßberge

Zielsetzung: Der zügige Ausbau erneuerbarer Energien ist zentral für das Erreichen der Klimaziele. Auf lokaler Ebene führt die volatile Einspeisung aus Wind- und Photovoltaikanlagen jedoch zu erheblichen Herausforderungen für die Netzstabilität. Besonders Verteilnetze sind durch diese Entwicklung zunehmend belastet. Klassische Netzausbaumaßnahmen sind oft kostenintensiv und langfristig. Hier setzt das Projekt NetzFlex an: Es untersucht, wie Großbatteriespeicher als netzdienliche Flexibilitätsoption zur Sicherung des Netzbetriebs beitragen können. Im Fokus steht die modellbasierte Analyse zur optimalen Dimensionierung und Positionierung von Großbatterien im Verteilnetz. Dabei wird ein innovativer stochastischer Optimierungsansatz entwickelt, der Unsicherheiten in der Netzbelastung und in den Energiemärkten berücksichtigt. Ergänzend werden auch sektorübergreifende Flexibilitäten (Wärme, Mobilität) sowie Vermarktungspotenziale auf dem Strom- und Regelenergiemarkt einbezogen. Als Fallbeispiel dient der Landkreis Haßberge, der über ein breites Spektrum an erneuerbaren Erzeugern verfügt und ambitionierte Ziele für den EE-Ausbau verfolgt. Ziel ist es, auf Basis historischer Daten und Zukunftsszenarien praxisnahe Empfehlungen für die technische Auslegung und den wirtschaftlichen Betrieb von Großbatterien zu entwickeln. Ein zentrales Ergebnis ist ein frei verfügbares Open-Source-Modell, das die Replizierbarkeit der Ergebnisse über die Region hinaus ermöglicht. Das Projekt trägt wesentlich zur Integration erneuerbarer Energien bei. Durch den gezielten Einsatz von Batteriespeichern können Netzengpässe vermieden, CO2-Emissionen reduziert und die Abregelung von EE-Anlagen verringert werden. So wird nicht nur die Versorgungssicherheit erhöht, sondern auch eine nachhaltige, stabile und klimafreundliche Energieversorgung auf regionaler Ebene unterstützt.

Windenergieanlagentechnik - WEA-Steuergeräte

The frequency stability challenge

In recent years, electricity production from distributed renewable energy generators in Germany increased significantly due to the German Renewable Energy Sources Act. Photovoltaic power plants have shown the highest growths rates in 2009 and 2010. About two thirds of photovoltaic power plants in Continental Europe are connected to low voltage networks. Related grid codes allow for distributed generation only to operate within frequency ranges that are in many cases extremely close to nominal frequency. At an abnormal system condition the frequency of a region may increase above those thresholds and distributed generators would disconnect within immediately. The paper investigates the related potential frequency stability problem and analyses mitigation measures.

Demonstration von Speicher- und Regelungs-Technologien der Windheizung 2.0, Teilvorhaben: Entwicklung der HW &SW für die spezifische Regelung der drei Speicherkonzepte für reale Objekte inkl. weiterer Entwicklung der Windheizung 2.0 Steuer SW

Das Projekt 'Windheizung 2.0: Demo' dient der Weiterentwicklung und Demonstration einer systemverträglichen Sektorenkopplung zwischen der zukünftig steigenden regenerativen Stromerzeugung und der Wärmeversorgung hoch gedämmter Gebäude. Im Vorhaben wird die gesamte Systemtechnik der Windheizung 2.0 weiterentwickelt, die Nutzer-Interaktion mit Technik und Regelung untersucht und die Nutzer-Akzeptanz des Systems erfasst. Hierzu werden 4 Gebäude mit je einer der 4 Windheizung 2.0-Speichertechnologien ausgestattet. - großer Warmwasserspeicher - Bauteilaktivierung Alt- und Neubauvariante - Hochtemperatur-Steinspeicher Im Rahmen der vorangegangenen Windheizung 2.0 Projekte wurden Simulationsmodelle für die Anlagentechnik- und Speichersysteme entwickelt, validiert und in die Software WUFI® Plus integriert. Hiermit werden im Planungsprozess die Demogebäude, deren Anlagentechnik- und Speichersysteme als Modelle abgebildet und mit den Ergebnissen die Fachplanung unterstützt. Im Arbeitsschwerpunkt Netzintegration werden die folgenden 4 wesentlichen Punkte bearbeitet: - Online-Fähigkeit Bereitstellung prognosebasierter Schaltempfehlungen - Marktdienlichkeit Schaltempfehlungen - Netzdienlichkeit Schaltempfehlungen - Energiewirtschaftliche und -politische Aspekte der Preisgestaltung für WH 2.0 Gebäude.

Demonstration von Speicher- und Regelungs-Technologien der Windheizung 2.0, Teilvorhaben: dynamischer Gebäudemassespeicher und Wärmeübergabesystem

Das Projekt 'Windheizung 2.0: Demo' dient der Weiterentwicklung und Demonstration einer systemverträglichen Sektorenkopplung zwischen der zukünftig steigenden regenerativen Stromerzeugung und der Wärmeversorgung hoch gedämmter Gebäude. Im Vorhaben wird die gesamte Systemtechnik der Windheizung 2.0 weiterentwickelt, die Nutzer-Interaktion mit Technik und Regelung untersucht und die Nutzer-Akzeptanz des Systems erfasst. Hierzu werden 4 Gebäude mit je einer der 4 Windheizung 2.0- Speichertechnologien ausgestattet. Neben der von Klimatop betreuten Sanierungslösung mit Bauteilaktivierung als Speicher werden weitere Speichertechnologien untersucht: -großer Warmwasserspeicher -Bauteilaktivierung Neubauvariante -Hochtemperatur-Steinspeicher Im Rahmen der vorangegangenen Windheizung 2.0 Projekte wurden Simulationsmodelle für die Anlagentechnik- und Speichersysteme entwickelt, validiert und in die Software WUFI® Plus integriert. Hiermit werden im Planungsprozess die Demogebäude, deren Anlagentechnik- und Speichersysteme als Modelle abgebildet und mit den Ergebnissen die Fachplanung unterstützt. Im Arbeitsschwerpunkt Netzintegration werden die folgenden 4 wesentlichen Punkte bearbeitet: -Online-Fähigkeit Bereitstellung prognosebasierter Schaltempfehlungen -Marktdienlichkeit Schaltempfehlungen -Netzdienlichkeit Schaltempfehlungen -Energiewirtschaftliche und politische Aspekte der Preisgestaltung für WH 2.0 Gebäude.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Durchführung des Feldtests

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleiner Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Die Stadtwerke Pforzheim hat den Schwerpunkt ihrer Arbeiten in der praktischen Erprobung der Vorhabenziele. Konkret werden wir uns intensiv im Labortest und Feldversuch beteiligen.

Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems, Teilvorhaben: Simulative Untersuchungen zu möglichen netzseitigen Stromrichtern für die Anbindung des voll-supraleitenden Generators

Mit dem Vorhaben SupraGenSys 2 soll ein skalierter Generator auf Basis des Entwurfs als Demonstrator unter Laborbedingungen aufgebaut und somit nahtlos an das Vorläuferprojekt SupraGenSys 1 angeknüpft werden. Das ETI führt in AP 4.3 eine Studie zur Netzanbindung des Multimegawatt-Generatorentwurfs durch. Dabei soll auf die Ergebnisse zum bereits untersuchten maschinenseitigen Stromrichter aufgebaut werden. Da das Generatorkonzept besonders aufgrund der relativ geringen Ströme bei gleichzeitig sehr hohen Spannungen eine Verwendung von kommerziellen Stromrichtern nicht erlaubt, wurden in SupraGenSys1 modulare Multilevel-Konzepte vorgeschlagen. Die untersuchten Konzepte erlauben eine Anbindung sowohl an klassische AC-Mittelspannungsnetze, als auch an zukünftige DC-Netze, wie sie z.B. in Offshore-Windparks eingesetzt werden könnten. Diese Konzeptvorschläge sollen in SupraGenSys2 in konkreten Simulationsmodellen aufgebaut und näher betrachtet werden. Dabei liegt der Fokus auf dem Stromrichterteil zur Netzanbindung und dessen Betriebsführung und Regelung. Die aufgebauten Modelle sollen ebenfalls die Möglichkeit bieten, Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Stromrichter aufzuzeigen. Da DC-Mittelspannungsnetze bisher noch nicht kommerziell im Einsatz sind, soll der Fokus der Arbeiten des ETIs auf einer Anbindung an diese Netze und das Verhalten der Stromrichter für diesen Fall liegen. Die abgeleiteten Modelle für die einzelnen Stromrichter können dann simulativ in ein zukünftiges DC-Windparknetz eingebaut werden. Dies erlaubt Untersuchungen bzgl. des Stromrichterverhaltens sowohl im Normal- als auch im Fehlerfall. Die aufgebaute Simulation des Windparks soll zudem die Möglichkeit bieten das Zusammenspiel verschiedener Stromrichter näher zu betrachten, sowie Fragestellungen der DC-Netzstabilität und des sicheren Beherrschens von möglichen auftretenden Fehlerfällen adressieren.

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