Im Rahmen des Projekts werden bestehende Offshore-Anbindungen untersucht und ausgewählte Systeme in ein Simulationsmodell überführt. Anschließend wird eine neue Systemstruktur entworfen und zunächst die Komponenten im Detail simuliert. Darauffolgend werden die Teilsimulationen auf einem Rechencluster zusammengefasst, um das Gesamtsystem zu simulieren. Ein parallel aufgebauter Prüfstand soll die Simulation verifizieren. Abschließend wird die neue Struktur bewertet.
Die Ziele des Projekts sind die Entwicklung und Analyse von möglichen modularen Gleichstromnetzen zur effizienten Integration von Windparkkonvertern in ein Mittel-/Hochspannungs-Gleichstromnetz unter Berücksichtigung rechtlicher, wirtschaftlicher sowie technischer Gesichtspunkte. Die Erkenntnisse der Analyse fließen in die Entwicklung und den Aufbau eines Demonstrators sowie die Erstellung eines umfassenden Konzepts zur vollständigen Integration von Konvertern in dieses modulare Netz des Offshore-Windparks. Im Rahmen des Projekts soll die Bereitstellung von regenerativen Energien optimiert werden indem ein verminderter Materialeinsatz, verbesserte Systemeffizienz sowie höhere Verfügbarkeit angestrebt wird. Dies soll durch den Einsatz eines 'multi terminal dc offshore' Netzes realisiert werden, dass zudem einen bedarfsbezogenen Netzausbau ermöglicht und die zu erwartenden Verzögerungen beim Anschluss zukünftiger Offshore Windparks samt damit verbundener (Stromgestehungs-)Mehrkosten reduziert.
Im Rahmen des Projekts sollen neue Multi-Terminal Offshore-DC-Strukturen untersucht werden, die ein höheres wirtschaftliches Potential bei steigender Verfügbarkeit versprechen. Durch Modellbeschreibungen und Simulationen erfolgt ein theoretischer Strukturentwurf von modularen AC-DC-Konverterstationen für eine bessere Integration der AC-Offshore-Stromnetze in ein offshore-seitiges Mehrpunkt-Gleichstromnetz mit Onshore-Konverter zur Anbindung an das Drehstromverbundnetz. Die direkte Verwendung eines Offshore-DC-Netzes verspricht dabei einen geringeren Materialeinsatz sowie erhöhte Effizienz und Verfügbarkeit durch weniger Umwandlungsstufen. Neben der technologischen Entwicklung eines solchen Systems erfolgen zudem eine Prüfung der wirtschaftlichen und rechtlichen Komponenten sowie die Erstellung eines umfassenden Konzepts für die Installation und den Betrieb modularer Konverterstationen.
Die Bereitstellung von regenerativer Energie aus Offshore-Windenergiesystemen soll durch Entwicklung von 'Multi-Terminal intelligent/integrated' Netzen mit modularen DC- Konverterstationen optimiert werden. Durch die uneingeschränkten Möglichkeiten von bidirektionalen Energieflüssen innerhalb des Systems wäre die Eigenversorgung von Windparks auch in Zeiten mit geringem Windaufkommen sowie deren Schwarzstartfähigkeit sichergestellt. Das Teilvorhaben fokussiert dabei auf die Analyse des neuen Multi-Terminal-HGÜ-Konzeptes mit Hilfe von echtzeitfähigen Simulationsmodellen. Darauf aufbauend erfolgt ein theoretischer Strukturentwurf einer übergeordneten Regelung von Offshore-Windparkclustern welche die gegenseitige elektrische Beeinflussung der Windenergieanlagen untereinander sowie die Wechselwirkung von Windparks im Cluster berücksichtigt, um einen störungsfreien und stabilen Betrieb auch bei stufenweisem Ausbau der Cluster, Teilabschaltungen oder Netzstörungen bzw. -Fehlern zu sichern und die Kosten für die Netzanbindung in Offshore-Windprojekten mit HGÜ Technik zu senken.
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.
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