Im Vorhaben DaCoWind sollen schädigungsbasierte Regelungsverfahren für Windenergieanlagen erforscht werden. Damit soll es möglich sein Windenergieanlagen in Betriebspunkten zu betreiben, die eine Netzstützung unter Berücksichtigung der strukturellen Integrität ermöglichen . Im Gegensatz zum Stand der Wissenschaft und Technik werden nicht nur Arbeitspunkte entsprechend der maximalen Leistungsausbeute betrachtet, sondern auch solche die einen signifikanten Beitrag zur Stützung eines elektrischen Netzes hauptsächlich bestehend aus erneuerbaren Energieerzeugern beitragen können. Hierdurch wird die Adaptivität der Windenergieanlage in Bezug auf seine Umgebungsbedingungen erhöht. Hierzu zählen neben den natürlichen Bedingungen aus dem Wind, bzw. Seegang im Offshore-Bereich, auch die augenblicklichen Eigenschaften des elektrischen Netzes. Mit einer adaptiven Regelung wird ein wesentlicher Beitrag zur Fusion heterogener Energieerzeuger zu einem homogenen Energiesystem geleistet. Im Teilvorhaben von W2E wird eine Modellprädiktive Regelung für den Prototypeneinsatz entwickelt. Gerade die Frage der Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems ist eine der großen wissenschaftlich-technischen Herausforderungen dieses Vorhabens.
Zum gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik bei der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen werden die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastruktur bislang nur unzureichend berücksichtigt. Um den technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Risiken, die sich aus den ansteigenden Umwelteinflüssen ergeben, in der Netzplanung und dem Netzbetrieb angemessen Rechnung zu tragen, ist eine Überprüfung der derzeitigen Planungs- und Betriebsgrundsätze und eine Anpassung an ihre zukünftigen Anforderungen dringend vonnöten. Im Fokus des Teilvorhabens der BUW steht daher die Ableitung zukunftsgerechter Grundsätze zur Planung und zum Betrieb von klimaresilienten Verteilnetzen. In Zusammenarbeit mit dem Projektkonsortium werden dabei zunächst die Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastrukturen analysiert und in Netzrisikokarten ausgewiesen. Anschließend wird der Nutzen verschiedener planerischer und betrieblicher Handlungsoptionen als Gegenmaßnahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels evaluiert. Resultierende Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden veröffentlicht, sodass auch nicht direkt am Projekt beteiligte Verteilnetzbetreiber ihre Planungs- und Betriebsgrundsätze hinreichend überarbeiten können.
Wasserstoff soll ein zentrales Element der Energiewende werden. Die Künstliche Photosynthese bietet eine attraktive Möglichkeit, Wasserstoff klimaneutral aus Wasser und Sonnenlicht zu erzeugen. Trotz materialwissenschaftlicher Fortschritte wurde das Verfahren bislang nicht industriell umgesetzt. Eine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik zeigt, dass zentrale Hindernisse auf den Gebieten der Modultechnologie, Industriemesstechnik und Fertigungsverfahren liegen. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll eine Zelltechnologie, die sich durch hohe Effizienz und Stabilität auszeichnet, vom Laboraufbau zu einer Demonstrationsanlage weiterentwickelt werden (TRL 4 zu TRL 6) . Gleichzeitig soll die industrielle Fertigung vorbereitet werden. Das Projektziel ist ein Modul aus mehreren Elektroden mit einer solar-to-hydrogen-Effizienz von mindestens 10 % und einer aktiven Fläche von etwa 100 cm2 pro Elektrode bei mindestens 12 Elektroden pro Modul. Die Ziele der Arbeiten am Fraunhofer CSP sind die Weiterentwicklung eines Labor-Teststandes sowie die Entwicklung eines einsatzbereiten Freiluft-Messstands für die langfristige Untersuchung der Demonstrationsanlagen unter Anwendungsbedingungen.
Im Vorhaben DaCoWind sollen schädigungsbasierte Regelungsverfahren für Windenergieanlagen erforscht werden. Damit soll es möglich sein, Windenergieanlagen in Betriebspunkten zu betreiben, die eine Netzstützung unter Berücksichtigung der strukturellen Integrität ermöglichen. Im Gegensatz zum Stand der Wissenschaft und Technik werden nicht nur Arbeitspunkte entsprechend der maximalen Leistungsausbeute betrachtet, sondern auch solche, die einen signifikanten Beitrag zur Stützung eines elektrischen Netzes, hauptsächlich bestehend aus erneuerbaren Energieerzeugern, beitragen können. Hierdurch wird die Adaptivität der Windenergieanlage in Bezug auf seine Umgebungsbedingungen erhöht. Hierzu zählen neben den natürlichen Bedingungen aus dem Wind bzw. auch aus dem Seegang im Offshore-Bereich, auch die augenblicklichen Eigenschaften des elektrischen Netzes. Mit einer adaptiven Regelung wird ein wesentlicher Beitrag zur Fusion heterogener Energieerzeuger zu einem homogenen Energiesystem geleistet. In den Teilvorhaben der Universität Rostock werden die theoretischen Grundlagen für das Vorhaben gelegt. Zum einen werden auf Basis der Bruchmechanik das Ermüdungsverhalten von Faserverbundwerkstoffen analysiert. Zum anderen wird ein echtzeitfähiges Prozessmodell für die Modellprädiktive Regelung entwickelt.