Projekte

Hydrogen for Bremen¡¯s industrial Transformation - Ein Initialimpuls f¨¹r die Entwicklung einer norddeutschen Wasserstoff-?konomie

Laufzeit:  01. September 2022 bis 28. Februar  2026

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Bildung und Forschung (BMBF)

Beteiligte Arbeitsgruppe: Fachgebiet Resiliente Energiesysteme, Universit?t Bremen

Ansprechpartner: 

Universit?t Bremen
Fachbereich Produktionstechnik - Maschinenbau & Verfahrenstechnik
Fachgebiet Resiliente Energiesysteme
artec | Forschungszentrum Nachhaltigkeit

Dr. Torben St¨¹hrmann
Tel. +49 (0)421 218-64896

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Beschreibung:

Zentraler Ausgangspunkt des Projekts im Bremer Industriehafen ist das Stahlwerk von ArcelorMittal. Grund daf¨¹r ist dessen Rolle als Hauptemittent der Region. Es st??t j?hrlich rund sechs Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid aus, fast so viel wie der Rest der Stadt Bremen zusammen. Die Stahlbranche ist eine der herausragenden Branchen, die mit Forschung und Innovation den Umstellungsprozess von Kohle und Erdgas auf gr¨¹nen Wasserstoff starten.

Die zentralen Fragestellungen von hyBit sind: In welcher Geschwindigkeit kann der Umbau von Wasserstoff-Hubs gesamtgesellschaftlich erfolgreich gelingen, welche Hindernisse sind auf dem Weg zu erwarten und wie kann man unerwarteten Herausforderungen w?hrend dieses Umbaus auf lokaler Ebene begegnen. Spezifisch werden dabei technische, wirtschaftliche, ?kologische, rechtliche und gesellschaftliche Aspekte in den Blick genommen. Welche Erkenntnisse zu Synergien und Abw?gungsprozessen unterst¨¹tzen die ?bertragung von kleineren regionalen Transformationsprozessen auf eine gr??ere Ma?stabsebene der Wasserstoffwirtschaft? Wie kann das auf absehbare Zeit knappe Gut Wasserstoff schnell und mit gr??tm?glichem Hebel im Prozess der Transformation eingesetzt werden?

Dabei arbeiten °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓýere Arbeitsgruppen mit einem Mix vielf?ltiger wissenschaftlicher Methoden auf folgende Ergebnisse hin:

• Ein Fahrplan f¨¹r die Gestaltung einer gr¨¹nen, wasserstoffbasierten nachhaltigen Industrie im Bremer Industriehafen, die eine neue Verbindung der Sektoren W?rme, Strom und Mobilit?t erm?glicht.
• Ein Digitaler Zwilling des Bremer Industriehafens als Beispiel f¨¹r die Gestaltung gro?skaliger Wasserstoff Hubs der technischen und gesellschaftlichen Aspekte in den Blick nimmt.  
• Der Digitale Zwilling dient dem lokalen Monitoring, um die Geschwindigkeit der Transformation im Bremer Industriehafen auch unter sich ver?ndernden Rahmenbedingen kontinuierlich hoch zu halten.
• Der Defossilisierungsprozess wird resilient gestaltet, um Ver?nderungen und Unsicherheiten beim Aufbau und Betrieb von Wasserstoff Hubs fr¨¹hzeitig zu begegnen. Die Verf¨¹gbarkeit unterschiedlicher Ressourcen wie Wasserstoff, Strom, W?rme, Logistik etc. sind gegen ?u?ere Schocks gesichert ¨C und dadurch die Klimaneutralit?t, Wirtschaftlichkeit und Verf¨¹gbarkeit industrieller Prozesse nachhaltig sichergestellt.
• Eine Vernetzung von Wasserstoffakteuren aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft m¨¹ndet in einer starken norddeutschen Wasserstoff-?konomie.

Holistic Methodology for the Optimal Planning of Wide-Area Interconnected Hybrid and Multimodal AC-DC Power Systems under Uncertainties

Laufzeit: 2022 ¨C 2024

Projektf?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Priority Programme 1984

Beteiligte Arbeitsgruppe: Automatisierung f¨¹r zuk¨¹nftige Energienetze (IAT, AG Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik)

Ansprechpartner: MyrzikJprotect me ?!iat.uni-bremenprotect me ?!.de , Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik

Beschreibung:

This project has the purpose of proposing a holistic methodology for the planning of Smart Power Cells (SPCs) as cellular components for the expansion of wide-area interconnected hybrid and multimodal AC-DC power systems. The methodology is intended to consider an adaptable planning strategy, which allows its applicability to a comprehensive range of case studies with different time frames, planning types, business cases, technical requirements, geographical conditions, involved stakeholders etc.. Furthermore, key SPC¡¯s planning features such as the integration of operational characteristics into the planning stage, the consideration of multiple contradictory planning objectives via a true-multi-objective planning problem and the effective modelling of high-level uncertainties will be contemplated in this methodology. Thus, it is expected that the methodology becomes a useful planning tool to first, identify and configure the planning-case based on initial planning conditions and the subsequent selection of the required mathematical models, optimization problem characteristics and solving algorithms, and second, the optimal procurement of possible Pareto solutions to accomplish a final decision making for the solution to the planning problem under complex operational characteristics and uncertainties.

Sozio-technische Modellierung von Interdependenzen zur energieeffizienten Einbindung von Unternehmen in das Mehrebenensystem der Energieversorgung

Laufzeit: 2020 ¨C 2023

Projektf?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektpartner: Dr.-Ing. Bert Droste-Franke , Institut f¨¹r qualifizierende Innovationsforschung und -beratung GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppe: Automatisierung f¨¹r zuk¨¹nftige Energienetze (IAT, AG Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik)

Ansprechpartner: MyrzikJprotect me ?!iat.uni-bremenprotect me ?!.de , Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik

Beschreibung:

Das Projekt untersucht als Eines von drei einzelnen Sachbeihilfeantr?gen, die Transformation des Mehrebenensystems der Energieversorgung. Der ¨¹bergeordnete, gemeinsam verfolgte Ansatz des Forschungsprojektes besteht darin, einzelne Module des komplexen sozio-technischen Systems der Energieversorgung mittels Multi-Agenten-Ans?tzen zu modellieren. Auf diese Weise sollen Aussagen ¨¹ber m?gliche Szenarien und Pfade der Transformation des Energiesystems zu einem auf erneuerbaren Energien basierenden System getroffen werden und Ansatzpunkte f¨¹r dessen Gestaltung und ggf. Optimierung identifiziert werden.

Demand-side management and production management for beverage filling processes

Laufzeit: 2019 ¨C 2022

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: SWW Wunsiedel GmbH, Dresden Elektronik Ingenieurtechnik GmbH, Software AG, Fraunhofer-Institut fu?r Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Brandenburger Urstromquelle GmbH, TU Kaiserslautern

Beteiligte Arbeitsgruppe: Automatisierung f¨¹r zuk¨¹nftige Energienetze (IAT, AG Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik)

Ansprechpartner: MyrzikJprotect me ?!iat.uni-bremenprotect me ?!.de , Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik

Beschreibung:

Das Ziel des Projektes ist es, die Potentiale zur Bereitstellung m?glicher Systemdienstleistungen durch die Getr?nkeindustrie insbesondere durch eine intelligente Regelung von Abf¨¹llanlagen aufzuzeigen. Durch ein neues intelligentes Energiemanagement soll eine Teilnahme an den Stromm?rkten m?glich werden. Umgesetzt werden soll das Forschungsvorhaben durch ein F&E-Konsortium bestehend aus Software-, Automatisierungs- und Forschungspartnern. Die Ergebnisse werden bei einem Getr?nkehersteller erprobt und validiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten der Universit?t Bremen liegt im gemeinsamen Aufbau des Energiemonitoring Systems sowie der Entwicklung eines Kennzahlensystems zur Beurteilung der Energieeffizienz entlang der Produktionskette in Abh?ngigkeit der Bereitstellung der Systemdienstleistung.

Nachhaltige Synthese des Energietr?gers Dimethylether aus Abwasser

Laufzeit: 2019 ¨C 2023

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Bildung und Forschung (BMBF)

Projektpartner: Prof. Dr. Johannes Gescher (Technische Universit?t Hamburg Institut f¨¹r technische Mikrobiologie, TMI), Prof. Dr. Ingo Krossing (Universit?t Freiburg), Dr. Achim Schaadt (Fraunhofer ISE) und TUTTAHS & MEYER GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik (Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Kerzenmacher)

Ansprechpartner:  kerzenmacherprotect me ?!uni-bremenprotect me ?!.de, Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Kerzenmacher

Beschreibung:

In der Abwassereinigung muss bislang eine betr?chtliche Menge Strom f¨¹r die Entfernung organischer Inhaltsstoffe aufgewendet werden. Gleichzeitig enthalten diese selbst chemische Energie. An diesem Punkt setzt das interdisziplin?re Verbundprojekt BioDME an: Die in Industrieabwasser enthaltene Energie soll genutzt werden, um Dimethylether (DME) herzustellen und damit die Abwasserreinigung effizienter zu machen. DME eignet sich hervorragend als lager- und transportf?higer Energietr?ger und kann dar¨¹ber hinaus auch als Grundstoff f¨¹r chemische Synthesen eingesetzt werden. Ziel des Projekts ist die Realisierung einer Demonstrationsanlage mit der die Stabilit?t, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit des Prozesses im Praxiseinsatz untersucht werden kann.

Bioelektrochemisches System zur flexiblen Biogas-Erzeugung

Laufzeit: 2020 ¨C 2023

Projektf?rderung:  Bundesministerium f¨¹r Ern?hrung und Landwirtschaft (BMEL)/ Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FKZ 2219NR379)

Projektpartner: Prof. Dr. Johannes Gescher (Karlsruher Institut f¨¹r Technologie KIT, Koordination des Verbundprojekts), Prof. Dr. An-Ping Zeng (Technische Universit?t Hamburg) und Dr. Zuberb¨¹hler (Zentrum f¨¹r Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-W¨¹rttemberg ZSW)

Beteiligte Arbeitsgruppen: Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik (Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Kerzenmacher)

Ansprechpartner:  kerzenmacherprotect me ?!uni-bremenprotect me ?!.de, Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Kerzenmacher

Beschreibung:

Flexible Biogasbereitstellung durch Regelung ¨¹ber die Anode einer mikrobiellen Elektrolysezelle. Im Biogasreaktor wird die Biomasse verg?rt und zu Methan und Kohlendioxid umgewandelt. Durch Anlegen eines Potentials an die Anode k?nnen mit Hilfe von sogenannten exoelektrogenen Bakterien Elektronen auf die Elektrode ¨¹bertragen werden. Dadurch wird die Fracht an organischen S?uren herabgesetzt. Die Elektronen flie?en zur Kathode und die Protonen k?nnen ¨¹ber eine Protonenaustauschmembran (PEM) in die Elektrolysekammer gelangen. Dort wird an der Kathode ¨¹ber Elektrolyse aus Elektronen und Protonen Wasserstoff gewonnen. Wasserstoff und das Rohbiogas werden in die Produktionskammer geleitet. Hier k?nnen Mikroorganismen aus Wasserstoff und Kohlendioxid einen Wertstoff (z.B. Butandiol) generieren. Dadurch wird au?erdem das Kohlendioxid aus dem Biogasgemisch teilweise entfernt, wodurch die Biogasverarbeitung erleichtert wird.

DiSCO2-Bremen: Datenbasierte und intelligente Simulation des Verkehrs zur CO2-Reduktion in Bremen

Laufzeit: 01. Juli 2020 - 31. Dezember 2022

Projektf?rderung: AUF-Programm zur F?rderung der angewandten Umweltforschung aus Mitteln des
Europ?ischer Fonds f¨¹r regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Bremen

Projektpartner: Universit?t Bremen; Verkehrsmanagementzentrale (VMZ); Die Senatorin f¨¹r Klimaschutz, Umwelt, Mobilit?t, Stadtentwicklung und Wohnungsbau

Beteiligte Arbeitsgruppen: AG Optimierung und Optimale Steuerung

Ansprechpartner:  bueskensprotect me ?!math.uni-bremenprotect me ?!.de, Prof. Dr. Christof B¨¹skens 

Beschreibung:

Der vom Menschen verursachte Klimawandel hat in den letzten Jahren immer °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓý Aufmerksamkeit erregt. M?glichkeiten zur Reduzierung der CO₂-Emissionen sind daher von gro?em Interesse. In Deutschland sind die Autoabgase f¨¹r fast 20% aller CO₂-Emissionen verantwortlich. Besonders in den St?dten ist der CO₂-Aussto? hoch, da st?ndiges Bremsen und Beschleunigen einerseits und niedrige Geschwindigkeiten unter 50 km/h andererseits den Kraftstoffverbrauch und damit den CO₂-Aussto? in die H?he treiben. Aufgrund seiner Geografie ist Bremen davon stark betroffen, da die umliegenden Fl¨¹sse nur wenige Verbindungsstra?en in das Umland zulassen, so dass diese Stra?en eine hohe Verkehrsdichte aufweisen. Die Verkehrsmanagementzentrale in Bremen hat die M?glichkeit, einen gro?en Teil der Ampeln zu steuern und damit den Verkehrsfluss zu verbessern.
Im Projekt DiSCO₂ soll ein sogenannter digitaler Zwilling - eine Simulation des Bremer Stadtverkehrs - entwickelt werden. Dieser erlaubt zuverl?ssige Vorhersagen ¨¹ber den Verkehrsfluss und die damit verbundenen CO₂-Emissionen in Abh?ngigkeit z.B. vom Wochentag, der Jahreszeit, der Wetterlage und von °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓý. Dar¨¹ber hinaus k?nnen Anomalien erkannt und die Auswirkungen von Baustellen und Gro?ereignissen auf den Verkehrsfluss erfasst und reduziert werden.
Seit etwa 10 Jahren wird die Verkehrsdichte im gesamten Stadtgebiet an ca. 600 Messstellen mit Induktionsschleifendetektoren erfasst. Diese Aufzeichnungen eignen sich f¨¹r die Entwicklung eines datenbasierten Hybrid-Modells, d.h. einem Modell, dessen Parameter mittels Methoden aus den Bereichen Big Data und Maschinellem Lernen optimiert werden. Zun?chst beschr?nkt auf einen Messpunkt, werden die Vorhersagen im Laufe des Projektes auf den gesamten Stadtverkehr ausgeweitet. Da die Messungen in Echtzeit genutzt werden k?nnen, ist ein weiteres Ziel die intelligente Steuerung von Lichtsignalanlagen, um den Verkehrsfluss zu verbessern und damit den CO₂-Aussto? zu reduzieren.

HVDC-MMC mit MPC: Ein neues Verfahren f¨¹r die Reduktion der Verlustleistung von MMC-H?chstspannungs-Umrichtern mittels MPC

Laufzeit: 01. Juli 2020 - 30. Juni 2023

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Universit?t Bremen; Siemens AG

Beteiligte Arbeitsgruppen: AG Optimierung und Optimale Steuerung, Institut f¨¹r Automatisierungstechnik (IAT)

Ansprechpartner:  bueskensprotect me ?!math.uni-bremenprotect me ?!.de, Prof. Dr. Christof B¨¹skens 

Beschreibung:

Um erneuerbare Energien bestm?glich zu nutzen, m¨¹ssen regenerative Energieerzeugungsanlagen dort errichtet werden, wo die entsprechende Energieform in ausreichender Menge vorhanden ist. Vor allem Offshore-Windparks im Norden Deutschlands befinden sich dadurch weit entfernt von energieintensiven Industrien in Mittel- und S¨¹ddeutschland. Daraus ergibt sich zunehmend die Notwendigkeit, gro?e Mengen elektrischer Energie ¨¹ber weite Entfernungen transportieren zu m¨¹ssen. Besonders verlustarm und unterirdisch in Form von See- und Erdkabeln ist dies mit ?bertragungsleitungen m?glich, die mit Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) arbeiten. F¨¹r diese Technologie ist wiederum der Einsatz von H?chstspannungsumrichtern erforderlich, die Gleich- in Wechselstrom (und umgekehrt) auf entsprechend hohen Spannungsniveaus konvertieren k?nnen. Ziel des Projekts ist, durch die Verwendung von optimalen Regelungsalgorithmen in H?chstspannungsumrichtern den Wirkungsgrad von Hochspannungs-Gleichstrom-?bertragungsstrecken zu verbessern.
Im Zentrum des Forschungsprojekts steht die Entwicklung, Implementierung und Erprobung einer leistungs- und echtzeitf?higen, nichtlinearen modellpr?diktiven Reglers (NMPC) zur Regelung eines modularen H?chstspannungs-Wechselrichters (HVDC-MMC). Ein NMPC-Regler verf¨¹gt intern ¨¹ber ein vereinfachtes Modell der vollst?ndigen Prozessdynamik, welches genutzt wird, um den zuk¨¹nftigen Verlauf der Prozessvariablen ¨¹ber einen begrenzten Zeitraum vorherzusagen. F¨¹r ein gegebenes Kostenfunktional kann mit Hilfe eines numerischen Optimierungsverfahrens die optimale Arbeitsweise ¨¹ber den betrachteten zuk¨¹nftigen Zeithorizont ermittelt werden. An den Prozess ¨¹bergeben wird jedoch nur der erste Schritt der optimalen L?sung. Im n?chsten Abtastschritt erfolgt dann eine Verschiebung des betrachteten Zeitraums, und die gesamte Berechnung wird erneut durchgef¨¹hrt. Durch diese Vorgehensweise werden in jedem Zeitschritt neue Messwerte einbezogen und damit nicht gemessene St?rgr??en und Abweichungen zwischen Prozessmodell und realem Prozessverhalten ber¨¹cksichtigt.
Da in jedem Schritt die L?sung des Optimierungsproblems Berechnungszeit in Anspruch nimmt, ist bei der Umsetzung von NMPC-Verfahren in hochdynamischen Echtzeitanwendungen der Umgang mit Begrenzungen von Berechnungszeit und -kapazit?ten eine Herausforderung. Hierzu soll ein v?llig neuer, auf die charakteristischen technologischen Eigenschaften von Umrichtern zugeschnittener Ansatz verfolgt werden, der es erm?glicht, das Rechenzeitproblem trotz der hochfrequenten Schaltvorg?nge zu bew?ltigen und die Vorteile der NMPC-Verfahren zur Verlustminimierung in H?chstspannungsumrichtern einzusetzen.

SmartFarm2

Laufzeit: 01. Februar 2021 - 31. Januar 2024

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Universit?t Bremen; nD-enerserve GmbH, Q3 ENERGIE GmbH & Co. KG

Beteiligte Arbeitsgruppen: AG Optimierung und Optimale Steuerung

Ansprechpartner:  bueskensprotect me ?!math.uni-bremenprotect me ?!.de, Prof. Dr. Christof B¨¹skens 

Beschreibung:

Erneuerbare Energien geh?ren zu den wichtigsten Stromquellen in Deutschland, und ihr Ausbau ist eine zentrale S?ule der Energiewende. 2020 wurde erstmals °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓý als 50% Strom aus erneuerbaren Energietr?gern in die Netze eingespeist. Die Nutzung erneuerbarer Energien geht mit einem hohen Fl?chenbedarf einher, daher verzeichnet vor allem der l?ndliche Raum eine Zunahme an EE-Anlagen. Daraus ergeben sich neue Strukturen f¨¹r die Akteure - Landwirte werden z.B. zu Energiewirten. F¨¹r die ersten Photovoltaikanlagen ist jedoch Ende 2020 die gesetzlich garantierte Verg¨¹tung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ausgelaufen, da diese pro Anlage nur f¨¹r 20 Jahre gilt. Auch f¨¹r die ersten Windanlagen f?llt die F?rderung weg. Ein Weiterbetrieb der PV- und Wind-Altanlagen nach Ablauf der gesetzlichen Verg¨¹tungspflichten ist jedoch erstrebenswert, nicht allein, um die produzierte Energie nutzen zu k?nnen. F¨¹r Betreiber solcher Anlagen kann es durchaus lohnend sein, auf Eigenverbrauch umzustellen. Das Projekt SmartFarm2 will Potentiale zur Eigenverbrauchsoptimierung aufzeigen und exemplarisch umsetzen. Dazu soll ein Testfeld mit 101 Realdemonstratoren (Milchh?fe, Schweinemastbetriebe, Gew?chsh?user, Schulen, etc.) mit sehr leicht handhabbarer Sensorik der beteiligten mittelst?ndischen Unternehmen (KMU) ausgestattet werden, um die bisher nicht verf¨¹gbaren hochaufgel?sten tageszeitabh?ngigen Verbraucher- und Erzeugerdaten zu erfassen. Basierend auf diesen Daten kann mit Hilfe der Methoden der k¨¹nstlichen Intelligenz (KI) und mathematischer Optimierungsalgorithmen das wirtschaftliche Potenzial einer Eigenverbrauchsoptimierung aufgezeigt werden. Darauf aufbauend wird dann ein hochautomatisiertes Energiemanagementsystem (EMS) entwickelt.

Lernfabrik - Forschendes Lernen im Bereich energieautarker Produktionssystem

Laufzeit: 01.Dez 2021 ¨C 31. Oktober 2023

Projektf?rderung: Brede Stiftung

Projektpartner:

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Michael Freitag und Dr. Matthias Burwinkel

Ansprechpartner: burprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

Der Klimawandel und die damit einhergehenden Sch?den stellen eine nie dagewesene Herausforderung dar, welche in alle Bereiche des menschlichen Lebens und Handelns eingreift. Ursache hierf¨¹r sind anthropogene

Treibhausemissionen, die zu einem gro?en Teil auch von produzierenden Unternehmen emittiert werden. Aus diesem Grund sehen sich Produktionsunternehmen immer °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓý mit dem Einsatz und der Handhabung erneuerbarer Energien konfrontiert. Dabei ist f¨¹r den ?kologisch und ?konomisch effizienten Einsatz dieser Technologien ein optimierter Abgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch von Energien unausweichlich. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, das Wissen innerhalb des Unternehmens so zu erweitern, dass in allen tangierenden Bereichen ein Verst?ndnis f¨¹r die Eigenschaften und den Umgang erneuerbarer Energien entsteht.

Refine - Turmstruktur f¨¹r zuk¨¹nftige Windenergieanlagen ¨C Aeroelastische Analyse, Sensorierung und wirtschaftliche Betrachtung der Turmstrukturen von Windenergieanlagen

Laufzeit: 01. Juni 2021 - 31. Mai 2024

Projektf?rderung: DasBundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Nordex SE

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Michael Freitag und Prof. Dr. Klaus-Dieter Thoben

Ansprechpartner: freprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

Laut dem Umweltbundesamt ist die Windenergie eine tragende S?ule der Energiewende. Mit zunehmender Gr??e steigen die Effizienz, aber auch die technischen Herausforderungen moderner Windenergieanlagen (WEA). Eine davon ist die Beherrschung von Turmschwingungen, welche beispielsweise Errichtungs- oder Wartungsarbeiten behindern oder zu struktureller Sch?digung f¨¹hren k?nnen. Das Ziel des Verbundforschungsprojekts REFINE ist, das Verst?ndnis f¨¹r die Auspr?gungen und Ursachen von Turmschwingungen zu verbessern. Darauf aufbauend sollen aerodynamische Vorrichtungen f¨¹r T¨¹rme entwickelt und sowohl technisch als auch wirtschaftlich evaluiert werden. Hierzu wird ein vierstufiger Ansatz verfolgt: (1) Mithilfe innovativer, an der Universit?t Bremen entwickelter Messtechnik sollen ¨¹ber einen l?ngeren Zeitraum Messungen an einer gro?en Flotte von Onshore-WEA durchgef¨¹hrt werden. (2) Erg?nzend werden str?mungsmechanische Simulationen mit Strukturmodellen der WEA gekoppelt. (3) Darauf aufbauend werden aerodynamische Vorrichtungen zur Reduktion der Schwingungsanregung entwickelt und unter Realbedingungen getestet. (4) Die wirtschaftlichen Auswirkungen der aerodynamischen Vorrichtungen werden ¨¹ber ganzheitliche Wirtschaftlichkeitssimulationen bewertet. Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird durch das Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des ¡°7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung¡± gef?rdert.

compARe - Optimierung der Instandhaltung von Windenergieanlagen durch den Einsatz von bildverarbeitenden Verfahren auf mobilen Augmented Reality-Endger?ten

Laufzeit: 01. Juli 2020 - 30. Juni 2023

Projektf?rderung: DasBundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Projektpartner: RoSch Industrieservice GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Michael Freitag

Ansprechpartner: freprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

Im F?rderprojekt ?compARe¡° soll ein AR-basiertes technisches Assistenzsystem entwickelt werden, welches auf bildverarbeitende Verfahren zur¨¹ckgreift, um Servicetechniker*innen bei der Instandhaltung von Windenergieanlagen zu unterst¨¹tzen. Dabei wird insbesondere auf Aufgabenstellungen fokussiert, die eine Defekterkennung nur durch einen Abgleich zwischen aktuellem und einem zuvor dokumentierten Zustand oder einem Soll-Zustand zulassen. Somit k?nnen Sch?den an den WEA vermieden und die Effizienz der Instandhaltungsma?nahmen gesteigert werden.

Mittels KI-basierter Bildverarbeitungsverfahren, wie z.B. Convolutional Neural Networks (CNN), k?nnen Defekte an Bauteilen, welche ¨¹ber lange Zeitr?ume entstehen, erkannt, klassifiziert und ausgewertet werden. Dar¨¹ber hinaus wird der Abgleich von Bauteilzust?nden anhand historischer Daten erm?glicht. Zur Unterst¨¹tzung von Servicetechnikerinnen in der Windenergie haben sich mobile Assistenzsysteme als vielversprechend erwiesen. Der Einsatz dieser rechenintensiven Bildverarbeitungsverfahren auf mobilen Endger?ten stellt eine Herausforderung dar, bietet jedoch in Kombination mit dem Einsatz von mobiler Augmented Reality (AR)-Technologie ein gro?es Potenzial. Auf diese Weise k?nnen virtuelle Informationen zur Zustandsver?nderung unmittelbar in Bezug zu den betreffenden Bauteilen im Sichtfeld der Servicetechnikerinnen bereitgestellt werden.

EisAuge - Eis-Erkennung an Windenergieanlagen mittels KI-unterst¨¹tzter Bildverarbeitung

Laufzeit: 16. Juli 2021 - 31. M?rz 2023

Projektf?rderung: Land Bremen / EFRE (FKZ: VE0126C)

Projektpartner: Universit?t Bremen, BSB Bremer Software & Beratungs GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Michael Freitag und Prof. Dr. Klaus-Dieter Thoben

Ansprechpartner: freprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

Vereisungen an Rotorbl?ttern von Windenergieanlagen f¨¹hren jedes Jahr zu Ausf?llen und somit zu erheblichen finanziellen Verlusten. Das Projekt "EisAuge" hat die Entwicklung eines Kamera-basierten Eiserkennungssystems zum Ziel, um diese Ausfallzeiten zu reduzieren. Die aufgenommenen Farb- und Infrarot-Bilder werden durch moderne Methoden der k¨¹nstlichen Intelligenz (KI) analysiert und auf diese Weise der aktuelle Vereisungszustand auf den Rotorbl?ttern der Anlage ermittelt. Die aufgenommenen Bilder und die Modellausgaben werden anschlie?end in einer Cloud-L?sung abgelegt.

Das BIBA entwickelt in diesem Projekt das Kamerasystem. Das Ziel hierbei ist ein Kamerasystem, welches sowohl tags- als auch nachts¨¹ber scharfe, detailreiche Bilder aufnehmen kann. Zudem unterst¨¹tzt das BIBA im Projekt die Entwicklung der KI-Algorithmen. Hierzu werden moderne Methoden der Bildverarbeitung, beispielsweise Convolutional Neural Networks (CNNs), verwendet. Hierbei steht insbesondere die ?bertragbarkeit der Modelle auf neue Windenergieanlagen im Fokus.

DFWind_2 - Deutsche Forschungsplattform f¨¹r Windenergie - Phase 2

Laufzeit: 01. Dezember 2020 - 30. November 2023

Projektf?rderung: Das Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Deutsches Zentrum f¨¹r Luft- und Raumfahrt e. V., ForWind - Universit?t Oldenburg, ForWind - Universit?t Bremen, ForWind - Universit?t Hannover, WRD Wobben Research and Development GmbH.

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Bernd Orlik, Prof. Dr. Michael Freitag und Prof. Dr. Klaus-Dieter Thoben

Ansprechpartner: freprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

?bergeordnetes Projektziel ist die Beantwortung von Forschungsfragen zur F?rderung des Ausbaus der Windenergie vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit und der Akzeptanz in der Bev?lkerung bzw. die Bearbeitung von Fragestellungen in Bezug auf Windenergieanlagen, die bisher nicht oder nur schwer m?glich war. Beim Aufbau der Windenergieforschungs- und Entwicklungsplattform steht die ganzheitliche Betrachtung im Vordergrund, in welcher der Forschungsfokus auf der Interaktion der Subsysteme im Gesamtsystem Windenergieanlage(WEA) auch unter Ber¨¹cksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung von zwei separaten WEA in den windphysikalischen externen Bedingungen bis hin zur Wirkung auf das Verbundnetz liegen wird. Die Universit?t Bremen wird vor diesem Hintergrund insbesondere an der Instrumentierung der Lager mit Sensorik arbeiten und Vorbereitungen f¨¹r die Datenauswertung zu treffen. Im Speziellen werden das Haupt-, das Azimut-, und die drei Blattflanschlager betrachtet.

ReaLCoE - Robuste, zuverl?ssige und gro?e 12+MW Offshore Windenergieanlage der n?chsten Generation f¨¹r saubere, g¨¹nstige und wettbewerbsf?hige Energie

Laufzeit: 01. Mai 2018 - 31. Januar 2026

Projektf?rderung: EU

Projektpartner: BIBA, Senvion GmbH, 8.2 Group, Jan De Nul Group, TNO Organisation, Fraunhofer IWES, J?rss - Blunck ¨C Ordemann GmbH, Principle Power, Ingeteam, Uptime Engineering, Wood Group, Technical University of Denmark, DNV, ABB, EnBW Energie Baden-W¨¹rttemberg AG.

Beteiligte Arbeitsgruppen: Prof. Dr. Michael Freitag und Prof. Dr. Klaus-Dieter Thoben

Ansprechpartner: freprotect me ?!biba.uni-bremenprotect me ?!.de

Beschreibung:

Die Offshore Windenergie ist eine Schl¨¹sseltechnologie f¨¹r die Erzeugung von regenerativen Energien. Aufgrund ihrer relativ hohen Kosten, unter anderem durch komplexere Installations- und Wartungsprozesse, sind Offshore Windenergieanlagen (OWEA) bislang jedoch nur bedingt wettbewerbsf?hig und ma?geblich von Subventionen abh?ngig. ReaLCoE setzt an diesem Punkt an und versucht durch verschiedene Ma?nahmen die Stromgestehungskosten (LCoE) entlang der gesamten Wertsch?pfungskette der OWEA von derzeit 117€/MWh auf 35€/MWh zu senken.

Um eine Senkung der LCoE in dieser Gr??enordnung zu realisieren, erarbeitet und implementiert das BIBA u.a. ein Konzept f¨¹r die Digitalisierung der OWEA entlang ihres kompletten Lebenszyklus. Hauptaugenmerk liegt dabei einerseits auf einer Industrie 4.0 Einbindung der OWEA durch einen digitalen Zwilling und das Internet der Dinge (IoT). Neben einem verbesserten Informationsaustausch sollen mittels der dadurch geschaffenen Dateninfrastruktur auch intelligente Strategien und Instrumentarien f¨¹r eine vorausschauende Wartung eingef¨¹hrt werden. Au?erdem werden optimierte Installations- und Logistikprozesse w?hrend der Errichtungsphase der OWEA konzipiert, die auf eine Kostenreduktion in der Errichtungsphase abzielen. Validiert werden die erarbeiteten Konzepte anhand eines 12+MW Turbinen-Prototyps sowie durch Start einer ersten Vorserie von 4-6 OWEAs.

Entwicklung einer Stakeholder-orientierten Interaktionsplattform f¨¹r die Gestaltung resilienter Transformationspfade einer regionalen Wasserstoffwirtschaft (HyTracks)

Laufzeit: 2020 bis 2023

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Bildung und Forschung (BMBF)

Beteiligte Arbeitsgruppen: Dr. Torben St¨¹hrmann

Ansprechpartner: office-guenther@uni-bremen.de

Beschreibung:

In diesem Projekt wird in einem interdisziplin?ren Team von Technik-, Informatik- und WirtschaftswissenschaftlerInnen ein Modellierungsansatz f¨¹r die Begleitung von Transformationsprozessen erarbeitet. Ziel des Projekts ist es, m?gliche Transformationspfade zu einer regionalen Wasserstoffwirtschaft am Beispiel des Bremer Industriehafens zu entwickeln. Hierzu werden sozio-?konomische Zusammenh?nge untersucht und unter Einbeziehung von Stakeholdern Transformationspfade entlang der Wasserstoffwertsch?pfungskette erarbeitet. Ans?tze aus der Innovationsforschung, agentenbasierten Modellen sowie Energiesystemmodellen werden hierbei kombiniert. Im Zentrum des Projekts steht die ganzheitliche Modellierung dieser Verkn¨¹pfungen und die Nutzung einer Partizipationsplattform. Die interaktive Plattform wird es erm?glichen die systemischen Auswirkungen von Entscheidungsprozessen und Ma?nahmen interaktiv zu visualisieren. Somit werden partizipative Prozesse und der Einbezug von Stakeholdern f¨¹r die Gestaltung von Transformationspfaden best?rkt.

Roadmap f¨¹r eine graduelle Defossilisierung der Stahlindustrie und urbaner Infrastrukturen mittels Elektrolyse-Wasserstoff in Bremen (H2B)

Laufzeit: 2020 bis 2022

Projektf?rderung: Bremer Aufbaubank

Beteiligte Arbeitsgruppen: Dr. Torben St¨¹hrmann

Ansprechpartner: office-guenther@uni-bremen.de

Beschreibung:

In diesem Projekt wird in einem interdisziplin?ren Team eine Roadmap zum Aufbau von Wasserstoffwertsch?pfungsketten in Bremen und den Nachbarregionen erstellt. Dar¨¹ber hinaus wird eine Potenzialanalyse zur Realisierung eines Elektrolyseurs am Standort der Stahlwerke Bremen durchgef¨¹hrt ebenso wie verhaltens?konomische Untersuchungen zur Akzeptanz neuer Wertsch?pfungsketten. Die Forcierung der Energiesystemtransformation im Kontext der Stahlwerke bietet sowohl das Potenzial eine klimarelevante Branche zu defossilisieren als auch den regionalen Strukturwandel zukunftsgerichtet zu gestalten. Dazu wird sozio-technische und ?konomische Expertise kombiniert.

Int2Grids - Integration von intelligenten Quartiersnetzen in Verbundnetze

Laufzeit: 01. Mai 2020 - 30. April 2023

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Universit?t Bremen; Technische Universit?t Illmenau; OFFIS e.V. - Institut f¨¹r Informatik; IAV  GmbH (Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr); EWE Netz GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: AG Optimierung und Optimale Steuerung

Ansprechpartner:  bueskens@math.uni-bremen.de, Prof. Dr. Christof B¨¹skens 

Beschreibung:

Gegenstand des Verbundprojektes ist die Integration von Quartiersnetzen in die ¨¹bergeordneten Netzf¨¹hrungen und die Untersuchung ihres potentiellen Beitrags zur Erbringung von Netz- und Systemdienstleistungen. Unter einem Quartiersnetz wird hierbei eine lokale Gruppierung von Erzeugern und Lasten verstanden, welche die M?glichkeit und das Bestreben einer lokalen eigenbedarfsorientierten Optimierung besitzt, wie es zum Beispiel bei Smart-City-Quartieren oder geschlossenen Verteilernetzen der Fall sein kann.

MAP-BORealis: Assistierte Schiffsf¨¹hrung auf arktischen Passagen via Berechnung optimaler Routen mittels SAT-basierter Fernerkundungsdaten

Laufzeit: 01.07.2019 - 30.06.2021

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi), Deutsches Zentrum f¨¹r Luft- und Raumfahrt (DLR)

Projektpartner: Drift + Noise Polar Services DLR Forschungsstelle Maritime Sicherheit, Bremen; Deutsches Zentrum f¨¹r Luft- und Raumfahrt (DLR)

Beteiligte Arbeitsgruppen: AG Optimierung und Optimale Steuerung

Ansprechpartner: bueskens@math.uni-bremen.de, Prof. Dr. Christof B¨¹skens

Beschreibung: 

MAP-BORealis besch?ftigt sich mit der Entwicklung einer Routenoptimierung f¨¹r Schiffe in eisbedeckten Gew?ssern der Arktis. Dazu sollen innovative Methoden aus Bereichen wie Fernerkundung, Machine Learning, Meereismodellierung und Optimierung verwendet und hinsichtlich ihrer Nutzbarkeit in diesem Kontext analysiert werden. Ziel des Projekts ist ein Workflow, welcher die Meereisklassifikation, die Meereisvorhersage und die Routenoptimierung miteinander kombiniert. Das Projekt arbeitet in Zusammenarbeit mit Testnutzern aus verschiedenen Anwendungsfeldern, wie dem deutschen Forschungseisbrecher FS Polarstern und der nautischen Besatzung an Bord von Hapag Lloyd Kreuzfahrtschiffen.

PreciWind - Pr?zises Messsystem zur ber¨¹hrungslosen Erfassung und Analyse des dynamischen Str?mungsverhaltens von WEA-Rotorbl?ttern

Laufzeit: 2020 bis 2022

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi), 7. Energieforschungsprogramm

Projektpartner: Deutsche WindGuard, Varel; LASE ¨C Industrielle Lasertechnik, Bremen; Leibniz Universit?t Hannover, Institut f¨¹r Statik und Dynamik;  InfraTec, Dresden

Beteiligte Arbeitsgruppen: BIMAQ, Prof. Dr. Andreas Fischer

Ansprechpartner: andreas.fischer@bimaq.de

Beschreibung:

Beschreibung: Die Grenzschichtstr?mung von aerodynamischen Profilen an Rotorbl?ttern von Windenergieanlagen (WEA) ist instation?r, da die Str?mungsbedingungen wie die Windgeschwindigkeit, der Turbulenzgrad und der Anstellwinkel in Abh?ngigkeit von der Position des Rotorblatts w?hrend einer Umdrehung des Rotors variieren. Dieses dynamische Verhalten beeinflusst die aerodynamischen Eigenschaften des Profils und damit die Effizienz der Energieerzeugung der gesamten WEA.

Stand der Technik f¨¹r eine nicht-invasive Messung der Grenzschichtstr?mung an Rotorbl?ttern von WEA im Betrieb ist die thermographische Str?mungsvisualisierung. Im Vergleich zum Stand der Technik, der invasive Pr?parationen der Blattoberfl?che vorsieht, nutzt die thermografische Str?mungsvisualisierung den Effekt unterschiedlicher Oberfl?chentemperaturen aufgrund unterschiedlicher W?rme¨¹bergangskoeffizienten in der Grenzschicht zur ber¨¹hrungslosen Unterscheidung der Str?mungszust?nde. Bisher visualisiert das Messsystem nur statische Str?mungsph?nomene durch einzelne Momentaufnahmen des Rotorblatts w?hrend des Betriebs und ber¨¹cksichtigt keine dynamischen Verformungen der Windenergieanlage. Daher ist eine Weiterentwicklung der bestehenden Messtechnik notwendig, die es erm?glicht, das dynamische Str?mungsverhalten unter Ber¨¹cksichtigung der dynamischen Verformungen von Turm und Rotorbl?ttern zu untersuchen.

Ziel des Projektes PreciWind ist es daher, ein neues korotierendes Messsystem zu entwickeln, das es dem Kamerasystem erm?glicht, der Rotorblattbewegung zu folgen. Auf diese Weise wird jeder radiale Abschnitt des Rotorblattes w?hrend einer Umdrehung des Rotors kontinuierlich beobachtet. Dies erm?glicht eine detaillierte Messung des dynamischen Str?mungsverhaltens in der Grenzschichtstr?mung sowie des dynamischen Strukturverhaltens aufgrund der wechselnden Str?mungsbedingungen, die auch unterschiedliche Strukturbelastungen implizieren.

SUrfErCut - Systematische Ursachenforschung von Erosionssch?den an Windkraftanlagen mittels Computertomographie (XRM)¡° als Basis zur Schadensminimierung und und Serviceoptimierung

Laufzeit: 2019 - 2021

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen ?Otto von Guericke¡° e.V. (AiF)

Projektpartner: DFMRS e.V.; Faserinstitut Bremen e.V; Fraunhofer IFAM, Bremen; 14 Unternehmen und Verb?nde

Beteiligte Arbeitsgruppen: BIMAQ, Prof. Dr. Andreas Fischer

Ansprechpartner: andreas.fischer@bimaq.de

Beschreibung: 

Die Vorderkante eines Rotorblattes ist besonders mechanischen und umweltbedingten Belastungen ausgesetzt, wie z. B. bei Regen, wo die Tropfen mit einer Aufprallgeschwindigkeit von ¨¹ber 300 km/h auf das Blatt treffen. Durch den Aufprall der Regentropfen werden sowohl die beschichtete Oberfl?che als auch Teile des darunter liegenden Glasfaserverbundwerkstoffs allm?hlich herausgel?st. Der Zustand der Blattvorderkante einer Windenergieanlage beeinflusst ma?geblich die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes und damit die Leistungsf?higkeit der Windenergieanlage (WEA). Sch?den, die vor allem durch Erosion verursacht werden, begrenzen die Lebensdauer von WEA und f¨¹hren zu hohen Wartungs- und Reparaturkosten.

Ziel des Projektes SUrfErCut ist es, diese initialen Defekte und deren Auswirkung auf den Schadensverlauf bei Regen zu untersuchen. Mittels thermografischer Messungen und einem entsprechenden Schadenskatalog werden die Anfangsdefekte und die daraus resultierenden Erosionssch?den erkannt, um fr¨¹hzeitig Ma?nahmen, wie z.B. eine Reparatur, einleiten zu k?nnen.

Zur Erstellung des Schadensbildes werden im Projekt rotorblatt?hnliche Probek?rper im Labor im Ausgangszustand und zu verschiedenen Zeitpunkten eines k¨¹nstlich induzierten Sch?digungsprozesses, der durch die Belastung des Probek?rpers in einem Regenerosionssystem hervorgerufen wird, durch XRM-Messungen sowie durch thermographische Messungen untersucht und dokumentiert.

LoGAZ - Laseroptisches Geometriemessverfahren zur Analyse des Zustands an Windenergieanlagen

Laufzeit: 2019 - 2021

Projektf?rderung: EFRE, Angewandte Umweltforschung Bremen (AUF)

Projektpartner: LASE ¨C Industrielle Lasertechnik, Bremen; Deutsche WindGuard Engineering, Bremerhaven

Beteiligte Arbeitsgruppen:  BIMAQ, Prof. Dr. Andreas Fischer

Ansprechpartner: andreas.fischer@bimaq.de

Beschreibung: 

Um den aerodynamischen Zustand von Windenergieanlagen (WEA), z.B. im Hinblick auf Pitchverstellungen, beurteilen und notwendige Wartungsarbeiten planen und vorbereiten zu k?nnen, sind ber¨¹hrungslose Messungen ¨¹ber gro?e Entfernungen (100 m - 300 m) der Rotorblattgeometrie im Anlagenbetrieb erforderlich. Zur Erfassung der Oberfl?che wird ein kommerzielles LIDAR-System (Light Detection and Ranging) des Projektpartners LASE eingesetzt.

Mittels geeigneter Auswertealgorithmen werden die mit dem 3D-Laserscanner erfassten Messdaten in das Turbinenkoordinatensystem (TCS) transformiert. Durch die Implementierung geometrischer und mechanischer Freiheitsgrade in die Approximation der Messdaten durch das Rotorblatt-Sollprofil wird anschlie?end die Orientierung der Rotorblatt-Sehne berechnet. Die Forschungsfrage lautet: Mit welcher Unsicherheit l?sst sich die Lage der Rotorblatt-Sehne aus einer Reihe von Abstandsmessungen (Profilen) bestimmen? In diesem Zusammenhang ist zu kl?ren, ob die Orientierung des Messsystems zur WEA intrinsisch aus den Mess- und Solldaten berechnet werden kann oder durch separate Kalibriermessungen ermittelt werden muss.

ThermoStall - Ber¨¹hrungslose In-Prozess-Messung von Str?mungsabl?sungen an nicht-skalierten Windenergierotorbl?ttern

Laufzeit: 2019 bis 2021

Projektf?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektpartner: -

Beteiligte Arbeitsgruppen: BIMAQ, Prof. Dr. Andreas Fischer

Ansprechpartner: andreas.fischer@bimaq.de

Beschreibung:

Beschreibung: Aufgrund der effizienzsenkenden Wirkung ist die Abl?sung der Grenzschichtstr?mung ein unerw¨¹nschtes Ph?nomen an Rotorbl?ttern von Windenergieanlagen (WEA). Die abgel?ste Str?mung f¨¹hrt au?erdem zu instation?ren Belastungen, die die Lebensdauer des Strukturmaterials verringern und Ger?uschemissionen verursachen.

Um ein besseres Verst?ndnis der Grenzschichtstr?mungsabl?sung zu erreichen, wird eine schnelle, nicht-invasive und ber¨¹hrungslose Methode zur Str?mungsvisualisierung gefordert, die den anspruchsvollen Anforderungen von In-Prozess-Messungen an realen WEA gewachsen ist.

Ziel dieses Projektes ist es daher, die bestehende thermografische Str?mungsvisualisierung zur Detektion von Str?mungsabl?sungen an WEA im Betrieb weiterzuentwickeln. Im Vergleich zu bisherigen Verfahren mit invasiver Pr?paration der Blattoberfl?che nutzt die thermografische Str?mungsvisualisierung den Effekt unterschiedlicher Oberfl?chentemperaturen aufgrund unterschiedlicher W?rme¨¹bergangskoeffizienten in der Str?mungsgrenzschicht, um ber¨¹hrungslos und mit gro?em Arbeitsabstand zwischen verschiedenen Str?mungsregimen zu unterscheiden.

W?hrend das prinzipielle Potenzial der Thermografie zur Erkennung von Str?mungsabl?sungen bereits in Windkanalanwendungen nachgewiesen wurde, steht die Anwendung auf In-Prozess-Messungen noch aus. Um den Kontrast zwischen der Str?mungsabl?sung und anderen Str?mungszust?nden zu erh?hen, werden verschiedene raum-zeitliche Bildverarbeitungsmethoden untersucht, wobei eine offene Forschungsfrage die Aufnahme und Auswertung von Bildserien an einem bewegten Rotor mit instation?ren Anstr?mbedingungen ist. Weitere Aufgaben sind die Bew?ltigung der geringen r?umlichen Aufl?sung aufgrund der hohen Messdistanzen und der insgesamt nicht reproduzierbaren, nicht-labor?hnlichen Umgebungsbedingungen. Als Ergebnis der Projektergebnisse wird die Str?mungsvisualisierung an WEA im Betrieb durch die Stall-Detection-F?higkeit grundlegend erweitert.

GEOWISOL2 - Auswirkung der geographischen Verteilung und zeitlichen Korrelation von Wind- und solarer Einspeisung auf die Stromversorgung

Laufzeit: 2019 bis 2021

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Deutsche WindGuard, Varel; energy & meteo systems, Oldenburg; Stiftung Offshore-Windenergie, Varel; DFMRS e.V., Bremen

Beteiligte Arbeitsgruppen: BIMAQ, Prof. Dr. Andreas Fischer

Ansprechpartner: andreas.fischer@bimaq.de

Beschreibung:

Beschreibung: Der Ausbau der erneuerbaren Energien f¨¹r ein alternatives Energiesystem ist eines der Hauptziele f¨¹r die Energiewende und f¨¹r die Reduzierung klimasch?dlicher Treibhausgase. Durch die Fluktuation von Wind- und Solarstrom steigen die Herausforderungen f¨¹r das deutsche Stromnetz mit dessen Anteil an der Stromerzeugung. Um den steigenden Bedarf optimal decken zu k?nnen, ist eine genaue, zeitlich und ?rtlich aufgel?ste Kenntnis sowohl der Einspeise- als auch der Bedarfsmengen notwendig. Eine solche umfassende Datenbasis ist derzeit nur f¨¹r Teile Deutschlands oder mit begrenzter r?umlicher Aufl?sung verf¨¹gbar.

Aus diesem Grund wurde eine Datenbank entwickelt, die Einspeisemengen f¨¹r Wind-, Solar- und andere erneuerbare Energien sowie Energiebedarfszeitreihen, jeweils als 15-Minuten-Durchschnittswerte und mit einer lokalen Aufl?sung von 2-stelligen Postleitzahlengebieten, bereitstellt. Mit GeoWiSol 2 soll die Datenbasis nun um die Zeitreihen konventioneller Kraftwerke erweitert werden. Au?erdem ist geplant, die ermittelte geografische Verteilung auf die vorhandenen Stromtrassen abzubilden. Auf dieser Basis sollen die ?bertragungsmengen im aktuellen Ausbauzustand und f¨¹r zuk¨¹nftige Ausbauszenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Dabei werden insbesondere der Netzausbau und die Integration von Speichersystemen ber¨¹cksichtigt, da beide Aspekte zunehmend an Bedeutung gewinnen. So entsteht ein Werkzeug, mit dem zuk¨¹nftige Energieinfrastrukturprojekte bewertet werden k?nnen.

Entwicklung und Demonstration einer dynamischen, effizienten und skalierbaren Prozesskette f¨¹r strombasiertes Kerosin - Phase 1 (KEROSyN 100)

Laufzeit: 2018 - 2022

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektpartner: Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH; Deutsches Zentrum f¨¹r Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) ? Institut f¨¹r Vernetzte Energiesysteme; IKEM ¨C Institut f¨¹r Klimaschutz, Energie und Mobilit?t; Institut f¨¹r Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen; Technische Universit?t Bergakademie Freiberg; Raffinerie Heide GmbH; SKL ¨C Engineering & Contracting GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: Resiliente Energiesysteme

Ansprechpartner:  timo.wassermann@uni-bremen.de, M.Sc. Timo Wassermann 

Beschreibung:

Im Forschungsprojekt KEROSyN100 soll das Prozesslayout zur Realisierung der ersten Power-to-Jet (P2J) Anlage in einer kommerziell ausgerichteten Demonstrationsumgebung entwickelt werden. Dabei steht eine systemdienliche Integration in das Energiesystem sowie eine vollst?ndige Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen im Fokus. Ziel ist die Produktion von gr¨¹nem Kerosin bei gleichzeitiger Reduktion der Abregelungen von EE-Stromerzeugern.

Das Zusammenspiel von systemanalytischen Untersuchungen und der Entwicklung einer innovativen Technologie zur Synthese von Kerosin aus Methanol m¨¹ndet in der Erarbeitung eines ma?geschneiderten Basic Engineerings f¨¹r eine P2J Anlage am Standort Raffinerie Heide. Ein wesentliches Merkmal des Projektes ist die technologieoffene Herangehensweise. So ist die Prozesskette f¨¹r die Erarbeitung des Basic Engineerings nicht vordefiniert. Die Identifikation der vielversprechendsten Technologien erfolgt auf Basis einer multikriteriellen Bewertung. Weiterhin werden im Projekt die Integration einer entsprechenden Anlage in eine konventionelle Erd?lraffinerie und das Energiesystem analysiert sowie Vorschl?ge f¨¹r geeignete regulatorische Rahmenbedingungen erarbeitet. Die Umsetzung ist in einer zweiten Projektphase vorgesehen.

QUARREE100

Laufzeit: 01. November 2017 - 30. Oktober 2022

Projektf?rderung: Bundesministerium f¨¹r Wirtschaft und Energie sowie das Bundesministerium f¨¹r Bildung und Forschung

Projektpartner: Entwicklungsagentur Region Heide; ?Steinbeis Innovationszentrum (SIZ) energie+¡° (Technischen Universit?t Braunschweig); sowie weitere Partnern

Beteiligte Arbeitsgruppen: Resiliente Energiesysteme

Ansprechpartner: t.stuehrmann@uni-bremen.de, Dr. Torben St¨¹hrmann

Beschreibung:

Entwicklung von zukunftsweisenden Energietechnologien und des nachhaltigen Umbaus der Energieversorgung eines Stadtquartiers in der Stadt Heide, Kreis Dithmarschen. Im Stadtteil R¨¹sdorfer Kamp soll eine effiziente Strom-, W?rme und Kraftstoffversorgung entwickelt werden. Ziel ist die m?glichst vollst?ndige Verwertung von erneuerbaren Energien und insbesondere die Nutzung von den Anteilen der Windenergie, die aufgrund von Netzengp?ssen und fehlender Flexibilit?t im System abgeregelt werden und damit verloren gehen.

RecycleWind

Laufzeit: 01.08.2020 ¨C 31.01.2022

Projektf?rderung: Bremer Aufbaubank (BAB)

Projektpartner: Institut f¨¹r Energie und Kreislaufwirtschaft an der Hochschule Bremen GmbH (Projekt Koordination); brands & values GmbH

Beteiligte Arbeitsgruppen: Resiliente Energiesysteme

Ansprechpartner: t.stuehrmann@uni-bremen.de, Dr. Torben St¨¹hrmann

Beschreibung:

Mit dem Ansatz bei RecycleWind und den dort geschaffenen Grundlagen f¨¹r ein resilientes und selbstlernendes Verwertungsnetzwerk wird im Sinne der abfallrechtlich verankerten Herstellerverantwortung ein komplett neuer Weg beschritten, um hochwertiges Recycling auch f¨¹r langlebige Produkte mit Nutzungsdauern von 20 und °ÄÃŻʹÚ_»Ê¹Ú×ãÇò±È·Ö-¾¢±¬ÌåÓý Jahren, wie Windenergieanlagen, sicherstellen zu k?nnen. 

Die Schwerpunkte des Projekts liegen in der Erforschung und Entwicklung von wissenschaftlich abgesicherten Methoden der Selbststeuerung in Stoffstromsystemen, der Simulation von m?glichen Anwendungen und der Konzeptentwicklung von geeigneten Dienstleistungen f¨¹r diesen neuartigen Ansatz eines derartigen Netzwerkes. Ziel ist, dass die Akteure (beteiligte Firmen oder Beh?rden) gemeinsam konkrete aber anpassungsf?hige Recyclingvereinbarungen zur ressourcenschonenden Lenkung von Stoffstr?men festlegen.