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Auslegung und Betrieb von PV-Fassaden

Das Projekt "Auslegung und Betrieb von PV-Fassaden" wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.Die Erfahrung mit der ZSW-eigenen PV-Fassadenanlage zeigt, dass sowohl Wartung als auch Überwachung einer Fassadenanlage sehr aufwendig und komplex sind. Daher werden mehrere Strategien parallel verfolgt. Es soll der Einfluss von modulnaher Verschattung, beispielsweise durch Vorsprünge innerhalb der eigenen Fassade, aber auch modulferner Schatten durch die Umgebung, untersucht werden, wodurch eine verbesserte elektrotechnische Auslegung sowohl der PV-Module als auch des Fassadensystems ermöglicht wird. Berührungslose Prüfverfahren werden für die Wartung und Instandhaltung wegen der schlechten Zugänglichkeit von PV-Fassaden künftig eine große Rolle spielen. Daher werden im Projekt die Grenzen bestehender Prüfverfahren und Möglichkeiten alternativer, bisher nicht eingesetzter Untersuchungsmethoden untersucht. Anders als bei geneigten und meist südorientierten PV-Anlagen gibt es keinen einfachen Zusammenhang zwischen Einstrahlung und abgegebener Leistung aufgrund der unterschiedlichen Orientierung der PV-Fassaden und der starken saisonalen Schwankung des Einflusses von im urbanen Umfeld unvermeidlichen Verschattungen. Daher soll zur Überwachung des Betriebs einer PV-Fassade deren digitaler Zwilling entwickelt und als kommerzielles Produkt umgesetzt werden. Ziel des Projektes ist die Reduzierung der Stromgestehungskosten durch eine optimierte Auslegung und daraus resultierend der optimierte Betrieb und die vereinfachte Wartung von PV-Fassadenanlagen.

Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems, Teilvorhaben: Fertigung

Das Projekt "Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems, Teilvorhaben: Fertigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Krämer Energietechnik GmbH & Co. KG.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.

ZUverlässigkeit und Performance von PV-Modulen, Systemen und Anwendungen

Das Projekt "ZUverlässigkeit und Performance von PV-Modulen, Systemen und Anwendungen" wird/wurde ausgeführt durch: VDE Renewables GmbH.Durch beständige Kostensenkungen bei den Komponenten ist die Photovoltaik (PV) laut Internationaler Energieagentur (IEA) inzwischen die Energiequelle mit den niedrigsten Elektrizitätskosten der Geschichte. Mit diesen Kostensenkungen und sinkenden Anfangsinvestitionen steigt der Anteil der laufenden Kosten an den Stromgestehungskosten kontinuierlich. Die (anfängliche) Performance der PV-Systeme im laufenden Betrieb sowie die Entwicklung dieser Performance im Laufe der Lebensdauer gewinnen aus diesem Grunde ständig an Bedeutung. Die Zuverlässigkeit von PV-Komponenten stellt wiederum einen wichtigen Baustein für die Performance im Zeitverlauf und für die Höhe von Ersatzinvestitionen dar und wirkt sich damit direkt auf die Stromgestehungskosten aus. Performance und Zuverlässigkeit von PV-Modulen und -Systemen spielen damit eine wichtige Rolle, um weitere Fortschritte bei der Verbreitung der PV als klimaschonende Form der Energiegewinnung erzielen zu können. Neben diesen beiden Eigenschaften stehen dabei neue Anwendungsfelder der PV, wie schwimmende PV oder Agri-Photovoltaik zur Erschließung weiterer Potenziale im Fokus.

Planungswerkzeuge für die energetische Stadtplanung

Das Projekt "Planungswerkzeuge für die energetische Stadtplanung" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik.Im Projekt 'Planungswerkzeuge für die energetische Stadtplanung sind erste Ansätze zur energetischen Stadtplanung auf Basis des Energiemodells URBS entwickelt worden. Die Analyse erlaubt eine Einteilung der Stadt in Vorranggebiete bezüglich der Wärmeversorgung. Die Arbeit basiert auf verschiedenen Analysemodulen. Der erste Schritt besteht in der Erstellung einer Gebäudedatenbank. Alle Gebäude der Stadt sollen hinsichtlich ihrer Geometrie, des Gebäudealters, der Bauweise, des aktuellen Energieverbrauches usw. enthalten sein. Diese Informationen werden dann genutzt, um den gegenwärtigen und zukünftigen Wärmeverbrauch zu bestimmen. Der zukünftige Gebrauch wird unter der Annahme verschiedener Sanierungsmaßnahmen bestimmt. Der erste Schwerpunkt der Arbeit liegt auf einer Analyse der Verdichtung und Ausweitung des bestehenden Fernwärmenetzes. Mit Hilfe der Gebäudedatenbank wird analysiert wo und zu welchen Kosten die Fernwärme ausgebaut werden könnte. Die Erhebungen aus dieser Analyse werden dann im nächsten Schritt an das Optimierungsmodell IJRBS übergeben. Im nächsten Schritt werden verschiedene Wärmeversorgungsmöglichkeiten hinsichtlich der technischen Realisierbarkeit und der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit untersucht. Der zweite Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf Wärmepumpen. Hierfür wurde ein eigenes Bodenmodell entworfen. Mit dem Modell kann bestimmt werden, wo welche Menge an Energie aus dem Boden entzogen werden kann, ohne bestimmte Nachhaltigkeitskriterien zu verletzten. All diese Informationen werden in das Energiemodell URBS-Augsburg eingepflegt. Neben der Warme- wird auch die Stromversorgung im Modell abgebildet. Anhand des Modells kann dann untersucht werden welche Technologien und Maßnahmen eingesetzt werden sollten um gesetzte Klimaschutzziele zu erreichen. Ein entscheidendes Ergebnis des Modells zeigt die starke Abhängigkeit der lokalen Entwicklung in Augsburg von der allgemeinen Entwicklung der Stromerzeugung in Deutschland. Wenn eine überregionale Lösung beispielsweise mit viel off-shore Wind und Ansätzen wie Desertec realisiert wird, dann wird in Augsburg durch die Optimierung wenig eigner Strom erzeugt, Kraft- Wärme-Kopplung und Fernwärme werden nicht ausgebaut. Städtische Klimaschutzziele sollten in diesem Fall durch Einsparungsmaßnahmen im Gebäude-Wärmebereich vorangetrieben werden. Ist die Entwicklung hin zu klimaneutralem Strom in Deutschland schleppend, dann muss in Augsburg viel mehr 'grüner ' Strom erzeugt werden. Hier kann dann der Kraft-Wärme-Kopplung eine zentrale Rolle zukommen. Die Ausweitung dieses Ergebnisses ist dringend notwendig, da sie für die aktuelle politische Diskussion von zentraler Bedeutung sind.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher

Das Projekt "Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher" wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) - Institut für Datenwissenschaften.Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Auslegung und Betrieb von PV-Fassaden, Teilvorhaben: Untersuchung von Prüfmethoden für PV-Fassaden, Optimierung der Systemtechnik und Entwicklung des digitalen Zwillings einer PV-Fassade

Das Projekt "Auslegung und Betrieb von PV-Fassaden, Teilvorhaben: Untersuchung von Prüfmethoden für PV-Fassaden, Optimierung der Systemtechnik und Entwicklung des digitalen Zwillings einer PV-Fassade" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.Die Erfahrung mit der ZSW-eigenen PV-Fassadenanlage zeigt, dass sowohl Wartung als auch Überwachung einer Fassadenanlage sehr aufwendig und komplex sind. Daher werden mehrere Strategien parallel verfolgt. Es soll der Einfluss von modulnaher Verschattung, beispielsweise durch Vorsprünge innerhalb der eigenen Fassade, aber auch modulferner Schatten durch die Umgebung, untersucht werden, wodurch eine verbesserte elektrotechnische Auslegung sowohl der PV-Module als auch des Fassadensystems ermöglicht wird. Berührungslose Prüfverfahren werden für die Wartung und Instandhaltung wegen der schlechten Zugänglichkeit von PV-Fassaden künftig eine große Rolle spielen. Daher werden im Projekt die Grenzen bestehender Prüfverfahren und Möglichkeiten alternativer, bisher nicht eingesetzter Untersuchungsmethoden untersucht. Anders als bei geneigten und meist südorientierten PV-Anlagen gibt es keinen einfachen Zusammenhang zwischen Einstrahlung und abgegebener Leistung aufgrund der unterschiedlichen Orientierung der PV-Fassaden und der starken saisonalen Schwankung des Einflusses von im urbanen Umfeld unvermeidlichen Verschattungen. Daher soll zur Überwachung des Betriebs einer PV-Fassade deren digitaler Zwilling entwickelt und als kommerzielles Produkt umgesetzt werden. Ziel des Projektes ist die Reduzierung der Stromgestehungskosten durch eine optimierte Auslegung und daraus resultierend der optimierte Betrieb und die vereinfachte Wartung von PV-Fassadenanlagen.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Design, Entwicklung und Bau der Demonstrator Einheit

Das Projekt "Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Design, Entwicklung und Bau der Demonstrator Einheit" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Kraftblock GmbH.Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Synthese und Validierung leistungsfähiger Perowskitmaterialien und Erprobung von Test-strukturen im Demonstrator

Das Projekt "Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Synthese und Validierung leistungsfähiger Perowskitmaterialien und Erprobung von Test-strukturen im Demonstrator" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) - Institut für Datenwissenschaften.Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Keramikherstellung mittels 3D-Druck und Charakterisierung

Das Projekt "Entwicklung offenporiger monolithischer Perowskitstrukturen als hybride thermische Speicher, Teilvorhaben: Keramikherstellung mittels 3D-Druck und Charakterisierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: WZR ceramic solutions GmbH.Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.

Reduktion der Investitions-, Betriebs- und Entwicklungskosten von Meeresströmungsanlagen, Teilvorhaben: Turbinentechnik

Das Projekt "Reduktion der Investitions-, Betriebs- und Entwicklungskosten von Meeresströmungsanlagen, Teilvorhaben: Turbinentechnik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: SCHOTTEL Hydro GmbH.Das zentrale Ziel des Projektes ReCORD ist die Reduzierung der Stromgestehungskosten von Gezeitenströmungsanlage um 30% am Beispiel der SCHOTTEL-SIT. Die Stromgestehungskosten hängen vor allem von spezifischen Anlagenkosten (Investitionskosten pro MW installierter Leistung) sowie den Betriebskosten ab. Bei Letzteren bilden die Wartungskosten im Betrieb einen signifikanten Anteil. Der Fokus bei der Reduzierung der Entwicklungskosten liegt auf der Verkürzung der Entwicklungszeit und der Reduktion des Entwicklungsrisikos durch einen agilen und modellbasierten Entwicklungsprozess.

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