Das Projekt AMWind - Autonomes Monitoring von Windkraftanlagen - hat als Ziel, die Sicherheit autonom agierender elektronischer Systeme durch kontinuierliche Zustandsbestimmung der verbleibenden Restlebensdauer zu gewährleisten. Als Bindeglied zwischen Generator und Anlagentransformator dient die Leistungselektronik der netzfrequenten Anbindung der drehzahlvariablen Windenergieanlagen an das Energieversorgungsnetz. Nur die genauen Kenntnisse über Fehlermechanismen, Wechselwirkungen von Materialen bzw. Technologien und deren Einfluss auf die Lebensdauer ermöglichen eine verlässliche Aussage bezüglich der Zuverlässigkeit leistungselektronischer Komponenten. Innerhalb des Teilvorhabens 'Intelligentes Betriebsmonitoring im Windpark' sollen systematisch Daten aus einem Offshore-Windpark an den dort verbauten leistungselektronischen Komponenten gewonnen werden, um hieraus zum einen das Anforderungsprofil für die Zustandsüberwachung abzuleiten und um zum anderen eine Ereignisdatenbank zur Ermittlung der Restlebensdauer aufzubauen.
Brückner wird anhand von den gestellten Anforderungen an die Applikationen mit den beteiligten Projektpartnern geeignete Folienrohstoffe selektieren und auf deren Verstreckbarkeit testen. Zur spezifizierten Auswahl kommen Laborextrusion und Laborreckrahmen zum Einsatz. Die gewonnen Erkenntnisse werden anschließend auf die Pilotanlage von Brückner übertragen um Rollenware für die Kondensator-Herstellung zu produzieren. Die so hergestellten Folien gehen dann an die Projektpartner Electronicon, wo die Folie metallisiert werden und anschließend in der Gesamtvorhabensbeschreibung genannten Kondensatoren verbaut werden. Diese Kondensatoren gehen dann in die Endanwendungstest zu Siemens. Diese Vorgehensweise des Projektes bildet die gesamte Herstellungskette von der Entwicklung der Nanopartikelcompounds und/oder Polymercompounds über die Folienentwicklung, des Kondensatorbaus bis hin zur Endanwendung in HGÜs ab.
Ziel des Vorhabens ist die Erforschung der Herstellungs-, Einsatz- und Verwertungsbedingungen großer Folienkondensatoren für die Gleichstrom-Übertragung, durch Einsatz neuartiger Polymerfolien als Dielektrikum, zur Erhöhung der Energiedichte und zur Senkung der Eigenerwärmung. Vom Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) werden hierfür im Labormaßstab Folienmaterialien hergestellt, charakterisiert und zu Folien weiterverarbeitet. Zur Materialherstellung werden die Ansätze alternativer Polymermischungen ('Blends') und mit anorganischen, nanoskaligen Füllstoffen versetzte Kunststoffe ('Nano-Compounds') verfolgt. Beide Routen gilt es hinsichtlich der erreichten Zieleigenschaften und Anwendungstauglichkeit zu charakterisieren, zu optimieren und Wechselwirkungen entlang der Prozesskette aufzudecken. Konkret werden zunächst verschiedene Konzepte zur Einarbeitung der Füllstoffe im Doppelschneckenextruder verfolgt. Die Materialien werden dann hinsichtlich Homogenität, Füllstoffverteilung und (di)elektrischen Zieleigenschaften charakterisiert. Zudem werden die Blends/Compounds zu Folien weiterverarbeitet. An den Folien erfolgen thermische, mechanische, rheologische und (di)elektrische Untersuchungen. Zudem werden die Morphologie und Oberflächenbeschaffenheit geprüft, um ggf. Rückschlüsse auf eine Metallisierbarkeit zu ziehen. Das Zielmaterial wird dann aus dem Labor in einen seriennahen Prozess im großtechnischen Maßstab überführt.
Am 25. November 2016 bestätigte die Bundesnetzagentur den Offshore-Netzentwicklungsplan (O-NEP) für das Zieljahr 2025, der die Anbindungen von Winderzeugung auf der Nord- und Ostsee an das deutsche Übertragungsnetz regelt. Der O-NEP 2025 umfasst vier Netzanbindungen für Offshore-Winderzeugung in der Nordsee und drei Netzanbindungen in der Ostsee. Er gibt die Reihenfolge der einzelnen Anbindungen sowie den Zeitpunkt ihrer Beauftragung und der geplanten Fertigstellung vor. Der Plan setzt auch die Vorgaben des sogenannten Windenergie-auf-See-Gesetzes zum Ausbaukorridor für Offshore-Windenergie in den Jahren 2021 bis 2025 um und sieht Anbindungen für bestehende Windparkprojekte vor, die an den Ausschreibungen für die Jahre 2021 bis 2025 teilnehmen.
Das BSH verfolgt mit dem Vorhaben ANKER neue Ansätze, den Kostenaufwand für die Monitoringverpflichtungen für Offshore-Betreiber von Windparks und Netzanbindungen weiter zu reduzieren und parallel durch geeignete Strategien die Betrachtung von möglichen kumulativen Effekten zu ermöglichen. Das Vorhaben baut auf der vorhandenen und kontinuierlich wachsenden Datengrundlage auf und zielt darauf, bestehende Wissenslücken zu den Umweltauswirkungen von Offshore-Windparks zu schließen, die zukünftigen Untersuchungen auf relevante Fragestellungen zu fokussieren und die erhobenen Daten der Offshore-Windenergieindustrie über das neu zu schaffende Fachinformationsnetzwerk zugänglich zu machen. Übergeordnetes Ziel ist es, den umweltverträglichen Ausbau der Offshore-Windenergie zu gewährleisten und eine deutliche Kostensenkung für Offshore-Windparkvorhaben zu erreichen. Im Rahmen von ANKER wird ein Umweltverträglichkeitsprüfungs-Fachinformationsnetzwerk (UVP-FIN) für die zeitgemäße Bereitstellung hochwertig aufbereiteter Fachinformationen über webbasierte Dienste von Daten aus dem Monitoring von Offshore-Vorhaben entwickelt und im BSH implementiert werden (Arbeitspaket UVP-FIN). Das Vorhaben baut auf die vorhandene Geodaten-Infrastruktur des BSH und auf die derzeit existierenden Fachinformationssysteme für ökologische Daten auf. Das AWI wird die fachliche Begleitung der Anbindung von Daten des benthischen Systems übernehmen (AP Benthos). Das FTZ wird die Anbindung von Daten zu Seevögeln und Meeressäugern fachlich begleiten (AP TOP). Das BSH wird die Arbeiten koordinieren, die Einbindung des UVP-FIN an die Daten-Infrastruktur der Behörde übernehmen, die Nutzerverwaltung für die Wirtschaft und andere Behörden aufstellen und einen Managementplan für den operativen Langzeitbetrieb des Fachinformationsnetzwerkes UVP entwickeln und implementieren.
Offshore-Windenergie wird weltweit aufgrund ihrer recht stetigen Verfügbarkeit und guten Prognostizierbarkeit als wichtiger Beitrag zur Erhöhung des regenerativ erzeugten Energieanteils angesehen. Mittlerweile hat sich herausgestellt, dass eine evolutionäre Fortentwicklung des bisherigen Plattformansatzes nicht ausreicht, um die Kostenziele zu erreichen. Es bedarf eines grundlegend neuen, revolutionären Ansatzes. Der Grundgedanke des neuen Ansatzes lautet: Mit einer verbesserten, grundlegend neu entwickelten Übertragungstechnik soll ein Verzicht auf die riesigen Plattformgebäude möglich werden. Des Weiteren soll die Notwendigkeit der Präsenz von Wartungspersonal vermieden und damit die Erhöhung der Sicherheitsstandards erreicht werden. Übergeordnetes Ziel sind maximal reduzierte Lebenszykluskosten für die Offshore-Windanbindung. Ergebnis werden entsprechende Studien, Simulationen und Dokumentationen, Konstruktionsunterlagen, Regelsoftware, erste Funktionsmuster für Testzwecke, sowie entsprechende Testberichte sein. Ziel des Vorhabens ist die Grundlagenforschung und konzeptionelle Entwurfsplanung. Nach kritischer Beurteilung der ermittelten technischen Alternativen und unter Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Einzellösungen, werden entsprechende Ansätze einer weiteren Detaillierung des Designs zugeführt. Eine Funktionsmusterphase inklusive deren erfolgreicher Qualifikationen schließt das Vorhaben ab. Die Demonstration der Funktion in Zusammenspiel mit realen Windturbinen ist einem Nachfolgeprojekt vorbehalten. Die geplanten Arbeiten können in die folgenden Haupt-Phasen unterteilt werden: A) Basic Design & Best in Class Assessment; B) Design-Detaillierungen; C) Funktionsmusterphase und Werksprüfungen; D) Finale Definition der Lösung und Freigabeprozesse. Die Beschreibungen dieser Phasen finden sich in der Vorhabenbeschreibung, die einzelnen detaillierten Arbeitspakete im Anhang dieses Antrags.
Ziel ist die Entwicklung von komplexen Technologien zur Installation von OWEA. Die Entwicklung eines innovativen JackUp-Systems zum Errichten von Offshore-Bauwerken bei Wassertiefen bis zu 60m ist für die Erhöhung der Standsicherheit von JackUp-Konstruktionen bei variablen geographischen Bedingungen erforderlich. Die künftige Lösung besteht aus einem Schubverband mit verschiedenen Einheiten: Antriebseinheit - Transporteinheit - Installationseinheit. Die Antriebseinheit kann sowohl mit der Transport- als auch mit der Installationseinheit gekoppelt werden. Alle Einheiten bis auf die Antriebseinheit besitzen eigene JackUp Systeme. Einen eigenen Antrieb hat nur die Antriebseinheit. Hierfür wird ein alternatives Schiffskörperkonzept benötigt. Die parkinterne Verkabelung der OWEA zu der Konverterstation ist ein Schwerpunkt zur Inbetriebnahme der Anlagen. Die bisherigen Anwendungen sind stark seegangsabhängig und es gibt keine standardisierten Lösungen. Die Entwicklung einer multifunktional einsetzbaren Vorrichtung zum Kabelverlegen bei kurzen Distanzen ist das Ziel. -Entwicklung einer optimierten Errichtungsstrategie und der erforderlichen Errichterstrukturen -Entwicklung von neuen Fußgeometrien für eine erhöhte Standsicherheit bei variablen geographischen Bedingungen -Entwicklung einer Technologie zur mechanischen Kupplung zweier schiffbaulicher Strukturen unter offshore-typischen Seegangs- und Wetterbedingungen -Entwicklung einer nahezu seegangunabhängigen Kabellegetechnologie.
Innerhalb dieser Studie soll gezeigt werden, welche Herausforderungen aus leistungselektronischer Sicht zum sicheren Betrieb der zukünftigen Stromnetze bestehen, wenn sie zunehmend aus Erneuerbaren Energien gespeist werden. Die bisherige Kraftwerksstruktur aus vielen Großkraftwerken wird sich in Richtung vieler kleinerer und mittelgroßer Anlagen verschieben, die örtlich und tages- bis jahreszeitlich fluktuierend in das Verbundnetz einspeisen. Ein Großteil der neuen Einspeiser (wie PV-Anlagen und Windparks) wird über leistungselektronische Anlagen mit dem Netz verbunden. Ebenso steigt die Zahl sowohl der Verbraucher in Industrie, Handwerk und Privathaushalten, die mit einem Stromrichter am Netz angeschlossen sind, der Prosumer, die sowohl als Erzeuger wie auch als Verbraucher auftreten wie z.B. zukünftige Elektroautos und stationäre Batteriespeicher als auch der leistungselektronischen Betriebsmittel des Elektroenergienetzes (z.B. HVDC-Anschlüsse von Offshore-Windparks oder HGÜ's). Dies hat oder kann enorme Auswirkungen auf viele elektrische Parameter des Netzes wie die Leistungsflüsse, Leistungsflussumkehrungen, Kurzschlussleistungen, Frequenzstabilität, dynamische Stabilität usw. und darüber hinaus auf deren gesamte Betriebsweise und Auslegung haben. Das Verhalten der Leistungselektronik incl. ihrer Dynamik wird zu einer relevanten Größe beim Betrieb zukünftiger Netze. Ausgehend vom Istzustand der Netze und Betriebsmittel werden mittels Recherche und weitergehenden Überlegungen die Herausforderungen und Chancen der zukünftigen Entwicklung im Elektronenergienetz abgeschätzt. Daraus abzuleiten ist ein Bedarf an notwendigen Forschungsschwerpunkten, die einen sicheren Betrieb der zukünftigen Netze ermöglichen. Entsprechend den beteiligten Forschern wird die Thematik in 4 Bereiche unterteilt: - Schaltungstechnik / Stromrichtertopologien (Hardware) - Systemregelungstechnik (Regelstrukturen, Wechselwirkungen) - Betrieb der Netze - Anforderungen seitens der Industrienetze.
| Organisation | Count |
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