In SupraGenSys 2 soll der Demonstrator auf Basis eines optimierten 10 MW Voll-HTS (Hochtemperatur-Supraleitung) Generators entwickelt werden. Dafür sind umfangreiche Berechnungen, sowie der Entwurf und die Konstruktion der entsprechenden Teilsysteme notwendig, bis letztlich alles im Demonstrator zusammenkommt und das Konzept eines Voll-HTS Generators geprüft und erprobt werden kann. Dafür ist eine enge Zusammenarbeit des Konsortiums notwendig, welches sich bereits in SupraGenSys bewähren konnte und für SupraGenSys 2 auf Grund des Potentials erweitert wurde. Der Beitrag von ProFluxx fokussiert auf die Konstruktion des Demonstrators. ProFluxx hat langjährige Erfahrungen in der Konstruktion von elektrischen Maschinen insbesondere Synchrongeneratoren. Hierbei liegt der Schwerpunkt im Bereich von 2 MVA (1,6 MW) bis 20 MVA (16 MW) und deckt somit den Zielleistungsbereich des 10 MW Voll-HTS Generators ab. ProFluxx ist daher mit der Auslegung der sogenannten Passivteile (Gehäuse, Lagerung, etc.) für die Zielgröße vertraut und wird entsprechende Konzepte auf Demonstratorgröße entwickeln. Zusammen mit den Projektpartnern wird ProFluxx diese Konzepte unter Berücksichtigung der späteren Scale up activity bewerten und ein Konzept auswählen, das dann detailliert wird und letztendlich gefertigt wird. Ein bedeutender Aspekt bei der Konzept Bewertung ist das Verständnis der Neuartigkeit der sogenannten Aktivteile (Kryostate, HTS Wicklungen und Blechpakete für Stator und Rotor).
Das Vorhaben baut auf die im Projekt SupraGenSys (Förderkennzeichen 03EE3010B) erarbeiteten Ergebnisse zum Entwurf und zur Optimierung eines vollsupraleitend ausgeführten und direkt angetriebenen Generators für WEA (Windenergieanlagen) mit 10 MW Bemessungsleistung auf. Die sich abzeichnende Verringerung der Stromgestehungskosten spielt eine wesentliche Rolle und verspricht den Ausbau der Windenergienutzung zu beschleunigen. Bisher durchgeführte Berechnungen berücksichtigen komplexe Systeme und deren Abhängigkeiten voneinander. Daraus ergibt sich die Wichtigkeit eines 'Proof-of-Concept', um anhand experimenteller Untersuchungen an einem Demonstrationsgenerator die ökonomische und technische Sinnhaftigkeit zu bestätigen und nachzuweisen, dass die Realität durch die Berechnungsmodelle hinreichend gut abgebildet wird. So kann das Vertrauen der Industrie in diese vielversprechende Technologie gestärkt werden. Ziel des Vorhabens ist somit die Entwicklung und der Aufbau eines 250-kW-Demonstrationsgenerators im Labor auf Basis des optimierten 10-MW-Voll-HTS-Generators. Mit Hilfe dieser Maschine werden die in SupraGenSys erarbeiteten Ergebnisse validiert und die entwickelten Berechnungsroutinen überprüft. Die Siemens AG trägt innerhalb des Konsortiums im Rahmen ihres Teilvorhabens zum Konzept und zum konzeptionellen Design des Demonstrationsgenerators bei. Besonderes Augenmerk gilt dabei der Untersuchung und Optimierung von Wechselstromverlusten in den supraleitenden Spulen von Rotor und Stator des neuartigen Generators. Die langjährige Erfahrung bei der Entwicklung von Elektromaschinen mit supraleitenden Rotorwicklungen fließt in die elektromagnetische Auslegung des 250-kW-Voll-HTS-Generators ein. Schließlich werden die Testergebnisse auf einen Multi-MW-Generatorentwurf übertragen.
Im Projekt SupraGenSys 1 wurde ein vollsupraleitend ausgeführter und direkt angetriebener Generator für WEA (Windenergieanlagen) mit 10 MW Bemessungsleistung entworfen und optimiert. In diesem Projekt sind bereits wesentliche Ergebnisse erzielt worden. In diesem Projekt zeigte sich der Generator bereits mit beeindruckenden Kennzahlen und verspricht durch Absenkung der Stromgestehungskosten ein wesentlicher Fortschritt für den Ausbau der Windenergie zu werden. In dem Folgeprojekt SupraGenSys 2 soll ein Demonstrationsgenerator ( DG ) konstruiert und gefertigt werden. Die Projektpartner übernehmen die Berechnung des Generators, die Konstruktion des Generators und der Einzelteile, sowie die Materialbeschaffung. Die Krämer Energietechnik GmbH & Co. KG übernimmt die Konstruktion, Materialbeschaffung und Fertigung aller erforderlichen Vorrichtungen. Die Fertigung der HTS-Spulen und der geblechten Kerne sowie die Montage von Rotor, Stator und Kyrostat wird ebenfalls bei Krämer erfolgen. Die Prüfung der tiefgekühlten Spulen wird mit Unterstützung des KIT bei Krämer durchgeführt. Anschließend erfolgt die Endmontage des Generators durch Krämer bei Fraunhofer IEE in Kassel.
Die maximale Rotorgröße moderner Wind Energie Anlagen (WEA) wird vor allem durch die Festigkeit der verwendeten Materialien begrenzt. Mit Anwachsen der Rotorgröße und der von Wind überstrichenen Fläche steigen auch die Schwankungen der Windgeschwindigkeit und die resultierenden aerodynamischen Lasten am Rotor, was eine stärkere Materialermüdung verursacht. Eine vielversprechende Möglichkeit zur Verminderung dieser Lasten besteht in der Implementierung von Elementen zur aktiven Strömungskontrolle am Rotor. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer vielseitigen und robusten aero-elastischen Simulationssoftware zur realistischen Bewertung der Leistungsfähigkeit verschiedener Methoden zur Strömungskontrolle. Die Software wird im Rahmen der Partnerprojekte PP2 und PP3 validiert und anschließend angewendet um das Konzept zur Strömungskontrolle aus PP5 zu untersuchen. Die in der Simulation verwendeten instationären Anströmbedingungen werden in PP6 charakterisiert. Der Strömungslöser basiert auf dem Panel Verfahren, welches mit einem Programm zur Strukturberechnung gekoppelt wird. Schließlich wird das Potential von verschiedenen Elementen zur Strömungskontrolle im rotierenden Rotorsystem bei transienter dreidimensionaler Anströmung untersucht. Zusätzlich werden verschiedene Kontrollalgorithmen verglichen. Die im Rahmen dieses Projekts entstehende Software wird anschließend der Öffentlichkeit zugänglich gemacht um den Wissenstransfer aus der Forschung in die Industrie zu unterstützen.
Zielsetzung: Entwicklung einer Windpumpenanlage fuer Schwachwindgebiete, die mit einer Kopplung von Verdichter (am Rotor) und pneumatisch betriebener Tiefbrunnenpumpe arbeitet. Insbesondere muessen dazu ein Verdichter mit an die Erfordernisse angepasster Kennlinie und eine geeignete Pumpe entwickelt werden. Das Prinzip erscheint aussichtsreich fuer den Einsatz in technisch niedrig entwickelten Trockengebieten. Arbeitsprogramm: Voruntersuchungen zur Realisierbarkeit und Abschaetzung der erreichbaren Leistungsfaehigkeit von Verdichter, Pumpe und Leistungsuebertragung sowie des Gesamtwirkungsgrades. Parallel dazu Konkretisierung der Einsatzbedingungen; Konstruktion der Komponenten der Anlage; Bau und Erprobung zunaechst an der Hochschule, dann im Anwenderland.
Gestiegene Anforderungen an Lagerungen bezüglich (Geräuscharmut, Laufruhe oder Wartungsarmut in medizinischen oder energietechnischen Bereichen lassen sich teilweise nur durch den Einsatz von Magnetlagern erfüllen. Dazu müssen Magnetlager als vollständige Einheit aus Lager, Sensorik, Leistungselektronik und Software entwickelt werden. Nur durch die richtige Abstimmung der einzelnen Komponenten aufeinander lassen sich die Vorteile, wie Unwuchtkompensation oder geräuscharmer Lauf, in vollem Umfang nutzen. Ziel des Projektes ist der Aufbau eines Prototyps für ein solches Lager. In Abstimmung mit dem Industriepartner wurde eine mechanische Konstruktion auf Grundlage der statischen und dynamischen Auslegung durchgeführt. Für Grundlagenuntersuchungen wurde ein Kleinversuchsstand entwickelt und aufgebaut. An dem Versuchsstand können verschiedene Regelstrategien und Einflüsse von materialtechnischen Eigenschaften untersucht werden. Fertigungsungenauigkeiten führten jedoch nicht zu den erwünschten Ergebnissen, so dass der Kleinversuchsstand im Jahr 2014 mit einem neuen Rotor ausgestattet wurde. Im Rahmen des Umbaus wurde der Versuchsstand auf einem stabilen, wesentlich steiferen Fundament montiert und der Antrieb von Zahnriemen auf Zahnritzel umgerüstet. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme konnten experimentelle Untersuchungen im angestrebten Drehzahlbereich bis 350 U/min durchgeführt und mit Ergebnissen von Simulationsrechnungen verglichen werden. Hauptschwerpunk der Untersuchungen war die Validierung dynamischer Simulationsmodelle. Die Verhaltensgültigkeit des Simulationsmodells konnte anhand des Vergleiches mit experimentell ermittelten Signalverläufen nachgewiesen werden. Es zeigten sich vergleichsweise große Abweichungen bei den maximalen radialen Auslenkungen. Die Ursache hierfür können Abweichungen zwischen am realen Versuchsstand vorhandenen und in der Simulation implementierten Übertragungsverhalten einzelner Regelkreiskomponenten sein.
Das Forschungsvorhaben beinhaltet zwei aufeinander abgestimmte Einzelaufgaben zur Minderung des Rotorlaerms sowie des vom Rotor induzierten Innenlaerms. Hubschrauberrotorlaerm: Es soll ein realistisches Vorhersageverfahren fuer den Hubschrauberrotorlaerm entwickelt werden mit dem Ziel, schon im Entwurfstadium des Rotorsystems dessen Laermemission einer objektiven und subjektiven Beurteilung zugaenglich zu machen, um auf diese Weise laermarme Konfigurationen zu entwickeln. Zur Erreichung dieses Ziels ist der Einfluss einer Reihe noch unbekannter aeroakustischer Quellmechanismen zu klaeren, wozu eine genauere Kenntnis der instationaeren, fluktuierenden Druckverteilung auf den Rotorblaettern notwendig ist. Hubschrauberkabineninnenlaerm: Zur Laermminderung in der Kabine wird eine Reduzierung des vom Rotor induzierten Laerms bereits an der Quelle und an den Uebertragungswegen angestrebt, wozu ein analytisches Modell zur Bestimmung der Uebertragungsfunktion ins Kabineninnere bei Erregung durch Rotornahfeld- und -abstrom entwickelt werden soll. Die einzelnen Entwicklungsschritte der Laermvorhersageverfahren werden an geeigneten Versuchstraegern experimentell ueberprueft.
Genehmigung für erstes Energyfish-Schwarmkraftwerk erteilt – 124 schwimmende Strömungskraftwerkebei Sankt Goar können zukünftig über 460 Haushalte mit Strom versorgen – Strom wird Tag und Nacht durch Strömung erzeugt – Mini-Kraftwerke sind kaum sichtbar, nahezu geräuschlos und stellen keine Gefahr für Fische dar – Stromerzeugungskosten entsprechen jenen von Windkraft und Solar „Eine Art der Stromgewinnung, die auch bei Nacht und ohne Wind unabhängig von anderen Ländern, erneuerbar, klima- und umweltfreundlich Strom produziert, die gibt es mit den Schwarmkraftwerken jetzt – und zum allerersten Mal wird sie hier bei uns in Rheinland-Pfalz zum Einsatz kommen. Mir ist es wichtig, dass allen Menschen günstige Energie zur Verfügung steht, die Klima und Umwelt nicht schadet. Darum setze ich mich dafür ein, dass wir neuen Technologien hier Raum bieten“, sagte Umwelt- und Klimaschutzministerin Katrin Eder anlässlich der Genehmigung für ein Schwarmkraftwerk in einem Nebenarm des Rheins bei Sankt Goar. Ein Schwarmkraftwerk nutzt die Wasserkraft in Flüssen und Kanälen. Es besteht aus sogenannten Energyfishen. Dabei handelt es sich um schwimmende Strömungskraftwerke, deren Rotoren durch die Fließgeschwindigkeit eines Flusses angetrieben werden. Verankert werden sie im Flussbett, das dafür nicht angepasst werden muss. Sie können ohne schweres Gerät angebracht werden. So sind die Energyfishe kaum sichtbar. Außerdem funktionieren sie geräuschlos. Der Strom wird an Land eingespeist. Bei Sankt Goar sollen 124 Energyfishe Strom produzieren, wovon bereits drei in Betrieb sind und im nächsten Schritt zunächst 21 weitere eingesetzt werden. Entwickelt wurden die Energyfishe vom Unternehmen Energyminer. Mit Strömungsgeschwindigkeiten von 1,5 bis 2 Metern pro Sekunde bietet der Rhein in diesem Abschnitt die idealen Bedingungen für ein Schwarmkraftwerk. 100 Energyfishe produzieren pro Jahr 1,5 Gigawattstunden Strom. Damit können 400 bis 500 Vier-Personen-Haushalte versorgt werden. Ein Schwarmkraftwerk spart nach Bezugswert des Umweltbundesamts von 2024 etwa 545 Tonnen CO 2 ein. Heute tragen die Erneuerbaren Energien rund 64 Prozent zur Bruttostromerzeugung bei, mit 4,3 Gigawatt installierter Wind- und 5,2 Gigawatt installierter Solarleistung. „Die Genehmigung von St. Goar ist für uns ein starkes Signal – sie zeigt, dass Innovation, Wissenschaft und behördliche Sorgfalt Hand in Hand gehen können“, sagte Dr. Georg Walder, Mitgründer und Co-CEO von Energyminer. „Mit 124 Energyfishen entsteht hier ein neues Kapitel der Fließgewässernutzung – naturverträglich, dezentral und wirtschaftlich stark.“ „St. Goar ist unser Proof of Scale“, sagte Dr. Richard Eckl, Co-CEO von Energyminer. „Die Genehmigung macht klar: Wir können diese neue erneuerbare Energiequelle erschließen. Unsere Kraftwerke können gebaut, betrieben und skaliert werden und grundlastfähige, erneuerbare Energie produzieren.“ Ein besonderer Vorteil der Schwarmkraftwerke ist ihre Gewässerverträglichkeit. Im Gegensatz zu bestehenden Wasserkraftwerken verursachen sie keinen Aufstau, der für die Wanderfischarten des Mittelrheins, wie Barbe und Nase, ein unüberwindbares Hindernis darstellt. Die TU München hat in einer Studie die Fischverträglichkeit untersucht und herausgefunden, dass die Energyfishe die Fische weder verletzen noch ihr Verhalten negativ beeinflussen. Eine stoffliche Belastung und eine damit verbundene Verschlechterung des chemischen Zustands des Rheins ist durch das Kunststoffmaterial ebenfalls nicht zu erwarten. Alle Komponenten können wieder aus dem Gewässer ausgebaut werden. „Die Energyfishe sind auch für Eisgang und Hochwasser gerüstet. Durch eine automatische Tauchreaktion können sie dann auf den Grund des Flusses absinken. Treibgut kann ungehindert passieren, sodass keine Blockaden entstehen. Schwarmkraftwerke können unsere Stromversorgung also zuverlässig sichern, unsere Gewässer erhalten und unser Klima schützen. Ich hoffe, dass an geeigneten Stellen noch viele weitere Schwarmkraftwerke dem Beispiel aus Sankt Goar folgen werden, sodass möglichst viele Menschen von dieser effizienten Art der Stromgewinnung profitieren können“, schloss Katrin Eder.
Die mittlere Windleistungsdichte ist ein meteorologischer Parameter, der sich aus den an einem Standort auftretenden Windgeschwindigkeiten in der entsprechenden Häufigkeit und der Luftdichte berechnet. In Bezug auf Windenergieanlagen ist sie ein Maß dafür, wie viel Leistung der Wind beim Durchströmen des Rotors pro Rotorkreisfläche an einem Standort im Mittel für die Nutzung durch Windenergieanlagen bereitstellt.
Die mittlere Windleistungsdichte ist ein meteorologischer Parameter, der sich aus den an einem Standort auftretenden Windgeschwindigkeiten in der entsprechenden Häufigkeit und der Luftdichte berechnet. In Bezug auf Windenergieanlagen ist sie ein Maß dafür, wie viel Leistung der Wind beim Durchströmen des Rotors pro Rotorkreisfläche an einem Standort im Mittel für die Nutzung durch Windenergieanlagen bereitstellt. Bei der mittleren Windleistungsdichte bleibt unberücksichtigt, dass sich die Leistungsabgabe einer Windenergieanlage oberhalb der Windgeschwindigkeit, bei der die Anlage ihre Nennleistung erreicht, dem sog. Nennwind, aus technischen Gründen nicht mehr weiter erhöht. Um diesen Aspekt zu berücksichtigen, wird bei dem Parameter der mittleren gekappten Windleistungsdichte zusätzlich der Kappungswert der Windgeschwindigkeit von 15 m/s festgelegt. Windgeschwindigkeiten oberhalb des Kappungswertes werden in der Berechnung mit dem Kappungswert angesetzt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 375 |
| Kommune | 1 |
| Land | 30 |
| Weitere | 10 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 118 |
| Zivilgesellschaft | 13 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 368 |
| Taxon | 1 |
| Text | 20 |
| Umweltprüfung | 15 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 34 |
| Offen | 367 |
| Unbekannt | 6 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 387 |
| Englisch | 64 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 3 |
| Datei | 4 |
| Dokument | 19 |
| Keine | 190 |
| Webseite | 196 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 183 |
| Lebewesen und Lebensräume | 211 |
| Luft | 243 |
| Mensch und Umwelt | 407 |
| Wasser | 147 |
| Weitere | 397 |