Accu4Vehicle&Grid: Development of a new multimodal battery infrastucture for th grid friendly integration of an e-vehicle
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.03.2023-31.08.2025
Projektbeschreibung:
Das Gesamtziel des Projekts Accu4VehicleANDGrid ist ein innovatives Akkumulator-Infrastruktursystem, das Methoden für eine hohe Durchdringung des Verteilungsnetzes (Mittel- und Niederspannungsebene) mit kommerziellen Elektrofahrzeugen implementiert und speziell auf den kommunalen Sektor abzielt, um diese Herausforderungen zu
bewältigen.
Multi-Level-Testumgebung zur Untersuchung von Smart Grid-Systemen
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.01.2023-31.12.2025
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektbeschreibung:
Grundlegenden Aufbau zellulärer Strukturen eines dezentralen Energiesystems ab, basierend auf drei sich gegenseitig ergänzenden Ebenen: Der Ausbau der Simulationsebene, der Ausbau der Laborebene und der Feldtest.
CACTUS - Connection, Assist & Control: Transparenz und Systemstabilität für Smart Energy Systeme; Teilvorhaben: TH Ulm
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Christoph Kondzialka
Projektlaufzeit: 01.01.2023-31.12.2025
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Projektbeschreibung:
Ziel ist die optimierte Netzauslastungbewirtschaftung und Energienutzung im Verteilnetz, durch das Heben von Flexibilitätspotentialen am Beispiel von Ladeclustern und
Quartieren. Kernelement sind Anreize in Form von (virtuellen) Preissignalen, die dezentralen automatisierten Anlagen automatisiert zur Verfügung gestellt werden.
Digital Solutions for Interoperability of Flexibilty Platforms (DigIPlat)
Projektleiter: Prof. Dietmar Graeber, Manuela McCulloch
Projektlaufzeit: 01.05.2022 - 30.04.2025
Mittelgeber: EU
Programmname: ERA-Net EnerDigit Joint Call 2020 (MICall20)
Projektbeschreibung:
Die Energiewende hat das Ziel, Europa bis zur Mitte des Jahrhunderts kohlenstoffneutral zu machen. Damit einher geht nicht nur ein weiterer Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen, sondern auch die Dezentralisierung von Energieressourcen und die Kopplung verschiedener Sektoren des Energiesystems. Die Integration von Marktteilnehmern, die flexible Kapazitäten für Erzeugung, Speicherung und Lastverschiebung anbieten, benötigt skalierbare digitale Flexibilitätsplattformen. Standards für solche Plattformen, die Interoperabilität sowie Spezifikationen von Flexibilitätsanforderungen müssen jedoch noch definiert werden. Diesen Fragen widmet sich das Forschungsprojekt
"Digitale Lösungen für die Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen (DigIPlat)".
Koordiniert wird das Projekt von der Technischen Hochschule Ulm (THU) mit folgenden Partnerinstitutionen aus der Region Deutschland/Österreich/Schweiz (DACH): den Stromübertragungsnetzbetreibern Transnet BW und Austrian Power Grid AG (APG), dem Austrian Institute of Technology (AIT), Fichtner IT Consulting, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), und dem Institut für Operations Research und Computational Finance (ior/cf-HSG) der Universität St. Gallen.
Das Hauptziel des Forschungsprojekts DigIPlat ist die Identifizierung von Maßnahmen zur Implementierung, Anpassung und zum Wissenstransfer von standardisierten digitalen Lösungen für das Zusammenspiel transnationaler Flexibilitätsmärkte.
Darauf aufbauend soll eine internationale Plattform entwickelt werden, auf der die transnationalen Flexibilitätsmärkte zusammenarbeiten können, um so die sichere Stromversorgung weiterhin auch international auf einem hohen Niveau zu halten. Im Projekt sollen daher ein standardisierter Rahmen definiert sowie derzeit existierende Flexibilitätsplattformen mit breiter Stakeholder-Beteiligung und Prototypen technisch evaluiert werden. Der wirtschaftliche Nutzen wird in einem zu entwickelnden Marktmodell bewertet, das Intraday- und Regelleistungsmärkte sowie Redispatch und ein gemeinsames Netzmodell umfasst.
DigIPlat
HydrogREenBoost
Projektleitung: Prof. Dr.oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.01.2022 – 30.06.2024
Mittelgeber: Land BW Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Programmname: Zukunftsprogramm Wasserstoff Baden-Württemberg
Projektbeschreibung:
Im Zuge der Energiewende stehen die deutschen und europäischen Stromnetze vor großen Herausforderungen. Insbesondere durch den vermehrten Transport von erneuerbar erzeugtem Strom durch die Übergangsnetze.
Folglich gilt, gemäß des NOVA-Prinzips, vorhandene Höchstspannungsleitungen nach Möglichkeit höher als bisher auszulasten.
Der angestrebte Markthochlauf einer Wasserstoffindustrie und insbesondere die damit verbundene Errichtung von Elektrolysekapazitäten, auch in Baden-Württemberg,
verstärkt diese Entwicklung weiter. Andererseits eignet es sich auch um im Rahmen eines netzdienlichen Einsatzes die Systemstabilität zu erhöhen und somit eine positive
Wirkkraft auf den Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg zu entfalten.
Im Rahmen des Projektes „Entwicklung großtechnischer Optionen zum Einsatz von grünem Wasserstoff auf Basis des Netzboosterkonzepts zur Erhöhung der Netzstabilität“, wird insbesondere das Konzept eines hybriden Netzboosters weiterverfolgt und erforscht. Durch die Kopplung des innovativen, netztechnischen Betriebsmittels Netzbooster (Batterie zur kurativen Systemführung), mit H2-Technologien (Elektrolyseur, Verdichtereinheit, H2-Speicher, H2-Turbine) kann eine Höherauslastung der vorhandenen Netze
erreicht werden. Zum einen kann die Akzeptanz und Leistungsfähigkeit der pilotierten Netzboostertechnologie erhöht und zum anderen ein Konzept zur Integration von H2-Technologien in das Gesamtenergiesystem erarbeitet werden. Weiterhin ist dank der gekoppelten H2-Technologie ein geringerer Investitions- und Ressourcenaufwand bei gleichzeitig kompakterer Bauweise realisierbar.
HydrogREenBoost – Projekthomepage
GetMyWallboxNow
Projektleitung: Prof. Gerd Heilscher; Basem Idlbi
Projektlaufzeit: 01.07.2022 – 30.06.2025
Mittelgeber: Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat
Programmname: Smart Cities made in DE - Ulm4CleverCity
Projektbeschreibung:
Die Projektidee „GetMyWallboxNOW“ baut die Interaktion mit Bürgern und Stadtwerken über eine digitale Plattform zur Überwindung der dargestellten Herausforderungen des Umstiegs auf E-Mobilität im Individualverkehr auf. „GetMyWallboxNOW“ ist eine intelligente digitale Auskunft für die Installation und Nutzung einer Wallbox im Stromnetz der Stadt Ulm.
- Die Innovation besteht in der tiefen Integration komplexer Datensätze zur Bereitstellung von detaillierten Informationen für jeden Hausanschluss.
- Der Bürger erhält damit eine schnelle Auskunft über seine private Stromtankstelle.
- Die Stadtwerke erkennen wesentlich schneller die Brennpunkte der E-Mobilität.
„GetMyWallboxNOW“ erläutert die Chancen und Vorteile intelligenter digitaler Lösungen für den Erfolg der Energiewende und hilft damit der Vermeidung von Netzausbau und fördert die Akzeptanz für die flexible Anpassung der Energienutzung.
Smooth, REliable aNd Dispatchable Integration of PV in EU Grids (SERENDI PV)
Projektleitung: Prof. Gerd Heilscher; Basem Idlbi
Projektlaufzeit: 01.10.2020 – 30.09.2024
Mittelgeber: EU – Horizon 2020/FP8
Programmname: EU Horizon 2020
Projektbeschreibung:
SERENDI-PV zielt auf Innovationen in Richtung der Erhöhung der Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Leistung und Rentabilität der PV-Erzeugung ab sowie auf eine nutzerfreundliche und umfassende Einbindung von Photovoltaik in die Netze. Hierbei liegt der Fokus auf der Verbesserung der Netzstabilität und der intelligenten Kommunikation innerhalb
des Netzes. Hierbei wird sowohl ein Monitoring für die Daten im Netz aufgebaut, eine Qualitätskontrolle entwickelt und Methoden für die Beurteilung der Zuverlässigkeit von
Komponenten und Teilsysteme entworfen.
Die Innovationen werden insbesondere im Hinblick auf die neuen Photovoltaik Anwendungen wie bifaciale PV, schwimmende PV und BIPV entwickelt. Ziel ist die Schaffung
einer kollaborativen Plattform für Modellierung, Datenanalytik, Qualitätskontrolle, Datenbanken und Netzintegration. Die Lösungen werden auf Basis der Daten von fast 500.000 PV-Anlagen entwickelt und evaluiert, die innerhalb des Konsortiums überwacht werden und die ein breites Spektrum an Systemgrößen und -typen repräsentieren.
SERENDI PV
InterBDL
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher; Christoph Kondzialka
Projektlaufzeit: 01.07.2023 - 31.06.2026
Mittelgeber: DLR Projektträger
Projektbeschreibung:
Immer höhere Anteile erneuerbarer Energien aus überwiegend volatilen Energiequellen erfordern lokale Speicher. Diese können durch einen Schwarm von E-Fahrzeugen perspektivisch bereitgestellt werden. Dies funktioniert jedoch nur, wenn E-Fahrzeugbatterien und das Stromnetz in einer durchgängigen Wirkkette miteinander verbunden, Datenflüsse schnell und effizient organisiert und gemeinsame Geschäftsmodelle entlang der Wirkkette und über alle beteiligten Akteure hinweg realisiert werden können. Das Projekt „InterBDL“ verknüpft Akteure entlang dieser Wirkkette und kombiniert Ladeinfrastruktur- und Automobilindustrie, IKT-Dienstleister, Energieversorger, Netzbetreiber, Energiemeteorologie und die EV-Nutzer zur Integration des Speicherpotentials der bidirektionalen E-Fahrzeuge in die Transformation des Energiesystems. Die Kernziele des Projektes lauten wie folgt:
1. Vereinbarkeit von netzdienlichem und marktorientiertem Laden und Rückspeisen von Energie im Hinblick auf angestrebte Geschäftsmodelle zur Integration dezentraler
Flexibilitäten.
2. Betrachtung der gesamten Wirkkette in ihren einzelnen Elementen und Befähigungsprüfung aller Schnittstellen zur Umsetzbarkeit des bidirektionalen Ladens.
3. Umfassende technische Umsetzung der Wirkkette mit kundenzentrierten Anwendungsfällen anhand Labor- und Feldtests.
Forschungsprojekt InterBDL
MeGA - Messsysteme für Großerzeugungs-Anlagen
Projektleitung: Prof. Gerd Heilscher; Shuo Chen
Projektlaufzeit: 01.10.2023 – 30.09.2026
Mittelgeber: BMWK
Programmname: DigENet II
Projektbeschreibung:
Zur Erreichung der Klimaziele und Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch die Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität werden neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh bis zum Jahr 2030 benötigt. Bislang ist die Anbindung über ein intelligentes Messsystem (iMSys) für kleinere Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt erschließen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen.
Dabei wird die Smart Grids Forschungsgruppe der THU mit umfangreichen Vorkenntnissen bei der Spezifikation von Systemlandschaft, Implementierung von Schnittstellen und Weiterentwicklung von CLS-Backend unterstützen. Ferner wird im Smart Grid Labor neben der bestehenden Laborinfrastruktur und Software-Lösungen eine Testumgebung mit umfangreicher Testfähigkeit für Large-Scale Verteilnetzsimulation aufgebaut, inkl. Spezifikation von Testfällen und Automatisierung der Testdurchführung. Darüber hinaus werden neue Methoden und Algorithmen für Anlagenauswahl bzw. optimalen Steuerung mit Schnittstellen zu Simulation und Standardisierung in Verteilnetzen erprobt.
eMpowerSYS
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher; Heiko Lorenz
Projektlaufzeit:
Mittelgeber:
Projektbeschreibung:
PROJEKTARCHIV
Energiewirtschaftliche Lösungsansätze zur Erhöhung der Energieeffizienz elektrischer Bahnen durch Digitalisierung
Projektleitung: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber; Manuela McCulloch
Projektlaufzeit: 1.11.2021 - 31.10.2023
Mittelgeber: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg
Projektbeschreibung:
Elektrische Bahnen zählen bereits seit ihrem ersten Aufkommen Ende des 19. Jahrhunderts – bezogen auf die Personenkilometer – zu den energieeffizientesten Verkehrsträgern. In den letzten Jahrzehnten konnte durch beinahe flächendeckenden Einsatz der Rückgewinnung von Bremsenergie die Effizienz sogar noch weiter gesteigert werden.
In Gleichstromnetzen, wie z. B. bei Straßenbahnen, ist die rückgewinnbare Bremsenergie jedoch in der Regel durch die maximal zulässige Betriebsspannung begrenzt.
Beim Erreichen der Spannungsgrenze werden dann Anteile der Bremsenergie über Widerstände in Wärme umgewandelt. Im Betrieb des Ulmer Straßenbahnnetzes wurden in
einer Vorstudie bereits erste Erkenntnisse dazu gewonnen.
Die Erhöhung der rückgewinnbaren Bremsenergie durch bisherige technische Lösungen wie einem Einsatz von Rotationsspeichern oder Kondensatoren hat aus unterschiedlichen Gründen bisher keine größere Verbreitung erfahren. Ziel dieses Verbundprojekts der Technischen Hochschule Ulm, der SWU Verkehr GmbH und der SWU Energie GmbH ist es daher, verschiedene neue Lösungen zur Erhöhung der rückgewinnbaren Energie im Straßenbahnbetrieb am Beispiel der Ulmer Straßenbahnen mit Hilfe neuer digitaler Möglichkeiten zu untersuchen. Als Grundlage werden dafür zunächst sehr umfangreiche hochaufgelöste digitale Fahr- und Betriebsdaten erhoben.
SOLREV - Solare Ressourcen und Vorhersagen für die Netz- und Marktintegration von Solarenergie
Projektleiter: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Projektlaufzeit: 01.05.2019 - 30.04.2023
Projektbeschreibung:
Ein nachhaltiges Energieversorgungssystem mit hohen Anteilen an Solarenergie ist stark durch die wetterabhängige Variabilität der Erzeugung auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen geprägt. Mit dem stetig steigenden Anteil von Solarenergie an der nationalen wie auch globalen Energieversorgung rückt deshalb neben den notwendigen technologischen Verbesserungen das Thema Systemintegration und deren Optimierung immer mehr in den Vordergrund. Letztendlich ist das Gelingen der Energiewende auch wesentlich von der erfolgreichen Integration der fluktuierenden solaren Erzeugung in die Stromnetze und die entsprechenden Energiemärkte abhängig. Die zuverlässige Charakterisierung und Prognose der fluktuierenden solaren Ressourcen stellt dafür eine notwendige Grundlage dar.
Solarstromprognosen bilden die Basis für den optimierten Einsatz von Energiemanagementoptionen wie Regelenergiebereitstellung und Speicherung sowie für optimierte Stromhandelsprozesse. Sie sind damit für eine ökonomisch und ökologisch effektive Systemintegration von PV-Strom unerlässlich. Weiterhin sind zuverlässige, langjährige Solarstrahlungsdaten nötig, um für große Solarkraftwerke mit hohen Investitionskosten das unternehmerische Risiko zu reduzieren und die Investitionsbereitschaft zu stärken.
Vor dem Hintergrund der dadurch bedingten schnellen Entwicklung der Forschungslandschaft in den Themengebieten „Solare Ressourcen und Prognosen" besteht ein hoher Bedarf an transparenten Bewertungen dieser neuen Entwicklungen. Es werden Leitlinien und Standards als Grundlage für eine zielgerichtete Modellentwicklung einerseits und die effektive Nutzung geeigneter Datensätze andererseits benötigt.
Dieser Bedarf wird im SOLREV-Projekt adressiert. Gesamtziel des Vorhabens ist die Bewertung, Untersuchung und Optimierung von Modellen und Datensätzen zur Vorhersage und Charakterisierung der solaren Erzeugung für verschiedene Anwendungen. Auf Basis der wissenschaftlichen Analysen werden Leitlinien und Empfehlungen („Best practices") sowie neue Standards erarbeitet. Das Thema „Solare Ressourcen und Vorhersagen" wird auch in dem IEA PVPS Task 16 „Solar resource for high penetration and large scale
applications" mit ca. 50 Partnern aus 17 Ländern adressiert. Durch das hier beantragte Projekt soll die deutsche Teilnahme an dem IEA PVPS Task 16 mit der Leitung von zwei Subtasks ermöglicht werden.
IEA PVPS Task 16
MOST - Developing Advanced Mater´s Education Based on Smart Grid Technology
Projektleiter: Universität Cagliari (UNICA); Prof. Gerd Heilscher, Basem Idlbi
Projektlaufzeit: 01.09.2018 – 31.12.2021
Mittelgeber: EU
Programmname: Erasmus+ Programm
Projektbeschreibung
Das MOST-Projekt zielt darauf ab, ein innovatives und zielgerichtetes Masterprogramm für Smart Grid-Technologien zu entwickeln, um die Smart Grid-Fachkräfte der Zukunft auszubilden. Das Masterstudium wird an einer Reihe führender Universitäten in ganz Europa angeboten.
Dank der Entwicklung intelligenter Netze, erneuerbarer Energien und niedrigerer Kosten für die Installation erneuerbarer Energiekapazitäten sind die Bedingungen heute
besonders geeignet und erschwinglich für eine Umstellung der Industrie auf dezentrale Energieerzeugung. Intelligente Netze ermöglichen eine neue Ära nachhaltiger Energie. Um jedoch das volle Potenzial dieser neuen und sich ständig weiterentwickelnden Technologie auszuschöpfen, müssen gut ausgebildete Experten geschult werden.
Dem derzeitigen Bildungssystem in Europa mangelt es an Beschäftigungsfähigkeit von Doktoranden, die eine wichtige Rolle beim Einsatz der Smart-Grid-Infrastruktur für
saubere Energie spielen. Die Ausrichtung der Wissenschaft auf den Arbeitsmarkt ist erforderlich, um den Studenten sowohl theoretische als auch praktische, anwendungs-
orientierte Fähigkeiten zu vermitteln, die direkt im Arbeitsumfeld anwendbar sind. Unser Projekt übernimmt diese Verantwortung, indem es ein Masterprogramm für Smart Grid-Technologien entwirft, das nicht nur die Grundlagen des Smart Grid-Betriebs, sondern auch alle Aspekte der Smart Grid-Integration abdeckt. Diese reichen von Energiemarkt und -politik und Smart-Grid-Modellen bis hin zu modernen Technologien im Energiesektor. Als Ergebnis des Projekts wird der Master-Abschluss an drei europäischen
Universitäten angeboten - der Universität Cagliari auf Sardinien, der Universität Zypern und der Fachhochschule Westmazedonien in Griechenland.
MOST
Regelleistung aus kleinen Photovoltaikanlagen
Projektleiter: Prof. Dr.oec. Dietmar Graeber; Manuela McCulloch
Projektlaufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2022
Mittelgeber: Land – MWK
Programmname: MWK / HAW – Innovative Projekte / Kooperationsprojekte
Projektbeschreibung:
Durch die Energiewende werden auch dezentrale regenerative Stromerzeugungsanlagen bei der Erbringung von Regelleistung immer bedeutender.
Während Biomasseanlagen fest auf dem Regelenergiemarkt etabliert sind und für Windkraftanlagen bereits erste erfolgreiche Einsätze absolviert wurden, spielen Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) dort keine signifikante Rolle. Verantwortlich hierfür sind sowohl fehlende kostengünstige technische Lösungen zur Steuerung der meist sehr kleinen
Anlagen als auch regulatorische Hürden. Beides zusammen bedingt, dass heute mehr als 99% der PV-Anlagen de facto vom Regelenergiemarkt ausgeschlossen sind. Da bereits bald zu erwarten ist, dass PV-Anlagen zu bestimmten Zeiten die Stromnachfrage vollständig abdecken, ist eine Teilnahme dieser am Regelenergiemarkt jedoch essenziell wichtig, um das Stromnetz auch zukünftig stabil betreiben zu können.
Ziel dieses Verbundprojekts der Technischen Hochschule Ulm, der TransnetBW GmbH und der Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH ist es, eine Lösung zu entwickeln, die es einem Großteil aller PV-Anlagen ermöglicht, am Regelenergiemarkt teilzunehmen. Auf technischer Seite wird die geplante Lösung auf der zukünftig ohnehin für viele PV-Anlagen verpflichtenden Smart-Meter-Infrastruktur aufsetzen. Grundlage ist dabei eine durch umfangreiche Vorarbeiten in anderen Forschungsprojekten entwickelte CLS/-Steuerbox, die um eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer Vielzahl gängiger PV-Anlagen-Typen erweitert wird und damit die technische Basis für die Umsetzung der Funktionen für die Erbringung der drei unterschiedlichen Regelleistungsarten bereitstellt. Regulatorische Hürden für kleine PV-Anlagen werden durch die Entwicklung eines
Verfahrens beseitigt das es ermöglicht, am Regelenergiemarkt ohne verpflichtende Direktvermarktung teilzunehmen. Nach einem umfangreichen Labortest soll abschließend
eine Demonstration des Einsatzes mehrerer kleiner PV-Anlagen zur Erbringung von Regelleistung unter Realbedingungen erfolgen.
InnoSüd - Joint-Lab Smart Grids
Projektleiter: Prof. Marianne von Schwerin, Prof. Gerd Heilscher, Shuo Chen
Projektlaufzeit: 1.1.2018 - 31.12.2022
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Länder
Programmname: Programm Innovative Hochschule
Projektbeschreibung:
Im Rahmen der Initiative Innovative Hochschule haben sich die Hochschulen Biberach und Neu-Ulm, die Technische Hochschule Ulm und die Universität Ulm zusammengeschlossen. Im Fokus stehen dabei die für die Region wichtigen Themenfelder Energie, Mobilität, Gesundheit und Biotechnologie sowie Transformationsmanagement.
In der Energie-Maßnahme 4 „Joint-Lab Smart Grid Labor: Smart Grid - Hard- and Software
in the Loop Tests“ unterstützt die SGFG Verteilnetzbetreiber und Hersteller bei der Entwicklung und dem Test von Smart Grid Komponenten und Systemen. In der Projektmaßnahme wird, basierend auf den Anforderungen regionaler Unternehmen, ein Nutzungskonzept für die Laborinfrastruktur als Open Lab entwickelt. Dieses beinhaltet u. a. auch validierte Testszenarien und bildet den Rahmen zur Durchführung von Transferleistungen. Damit werden Unternehmen, insbesondere KMU, in die Lage versetzt, Kommunikation und Funktion ihrer Produkte auf Smart Grid-Fähigkeiten hin zu entwickeln und zu testen.
Innosued
Input2 E-Flex Campus THU
Projektleitung: Prof. Gerd Heilscher; Christoph Kondzialka, Leonie Schmidt
Projektlaufzeit: 15.11.2020 – 30.06.2022
Mittelgeber: Land BW Umweltministerium
Programmname: BWPlus - Förderprogramm Input2
Projektbeschreibung
Das INPUT2 Projekt E-FLEX CAMPUS THU erweitert den THU-EnergieEffizienzHausPLUS-Neubau mit den zwei wichtigen Komponenten E-Ladepark und Batteriespeicher.
Auf der Basis von Smart Metern und einer modernen Gebäudeleittechnik wird die Nutzung des lokalen Energieangebots der 470 kWp Photovoltaikanlage optimiert und gleichzeitig der begrenzte Netzanschluss nicht überlastet. Die E-Fahrzeuge werden damit vorrangig mit Überschüssen des Solarstroms getankt. Last- und Einspeisespitzen werden durch den Einsatz des Batteriespeichers und der Sektorenkopplung (Power2Heat) reduziert.
Mit E-FLEX CAMPUS THU werden in einer einzigartigen Kombination Informationen des hochaufgelösten Gebäudelastmodells, lokaler Wetter- / Einspeiseprognosen sowie Kenntnisse über die Aktivitätsprofile der individuellen Nutzer für die Entwicklung innovativer Regelalgorithmen für energieflexible Liegenschaften genutzt und im THU-Neubau erprobt. Der energie-flexible THU-Campus wird durch diese intelligente Regelung in die Lage versetzt mit der lokalen Umgebung sowie den Energienetzen und Energiemärkten zu kommunizieren und kann sich somit an technische und energiewirtschaftliche Herausforderungen und Chancen flexibel anpassen.
Für die 2000 Studierende, Professoren, Mitarbeiter und Gäste wird der energie-flexible THU-Campus mit E-Ladepark zum Lehr- und Lernobjekt für eine „Energiewende zum
Anfassen“. Mit dem direkten Anschluss zur Straßenbahn soll der E-Ladepark der THU an Wochenenden für eine E-Lade-Park&Ride-Nutzung geöffnet werden.
High Penetration PV in the 100% RES Power System (PVin100-RESPS)
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Shuo Chen
Projektlaufzeit: 1.7.2019 - 30.11.2022
Mittelgeber: Bund – BMWi
Programmname: Photovoltaic Power System Technology Collaboration Programme
Projektbeschreibung:
Das "Photovoltaic Power Systems Technology Collaboration Programme (PVPS)" ist eine Plattform innerhalb der Internationalen Energieagentur (IEA) zur Verbesserung der internationalen Forschungs- und Entwicklungszusammenarbeit auf dem Gebiet der Nutzbarmachung photovoltaischer Energie und deren Integration in elektrische Netze.
Im Rahmen des PVPS arbeiten derzeit sieben internationale Projekgruppen (sog. Tasks) mit unterschiedlichen Schwerpunktthemen.
Der Task 14 "Solar PV in the 100% RES Power System" beschäftigt sich dabei mit Fragestellungen zur Integration großer Anteile Photovoltaik in die elektrische Energieversorgung. Der Task 14 wurde 2010 gegründet und umfasst derzeit 17 Teilnehmerländer, vertreten durch nationale Experten. Ziel des Task 14 ist es, auf dem Themengebiet der Netzintegration von Photovoltaik den internationalen Austausch von Forschung und Industrie voranzutreiben, bewährte Methoden zur Netzintegration von Photovoltaik zu identifizieren und somit die jeweilige nationale Forschung und Entwicklung effizienter auf wesentliche Fragestellungen auszurichten.
PVPS Task14
Standardisierte Reinigungstests für vergütete Oberflächen solarer Energiesysteme (ROSE)
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Projektlaufzeit: 1.4.2019 - 31.3.2021
Mittelgeber: Bund – BMWi
Programmname: WIPANO
Projektbeschreibung:
Aufgrund von Anlagerung von Stäuben und anderen Verunreinigungen auf den Oberflächen von Photvoltaikmodulen oder Solarthermie-Spiegeln kann es zu signifikanten
Ertragsverlusten kommen. Entsprechend erfolgt üblicherweise eine Reinigung der Glasoberflächen, in besonders stark betroffenenen Gebieten sogar auf täglicher Basis. Durch die regelmäßige Reinigung ergeben sich hohe mechanische Belastungen der Glasoberflächen, welche heutzutage in der Regel mit Antireflexionsbeschichtungen versehen sind. Die Schädigung dieser Schichten durch Reinigung führt zu signifikaten, irreversiblen Ertragseinbußen, welche für Anlagenbetreiber, Investoren und Anlagen-Herstellern starke
finanzielle Risiken bedeuten.
Ziel des Projekts ist es, einen Standard zu entwickeln, mit dem sich zum einen Oberflächen von solaren Energiesystemen hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber realen
Reinigungsbelastungen in Europa und Wüstenregionen prüfen lassen. Darüber hinaus soll mit dem Verfahren auch das Schädigungspotential von Anwender-spezifischen
Reinigungsparametern und Materialien evaluiert werden können. Ein solches Prüfverfahren und entsprechend ausgelegtes Prüfgerät existiert derzeit noch nicht.
Zur Untersetzung des Standards werden existierende Reinigungs-Beständigkeitstests anderer Anwendungsbeispiele und Freifeld-Reinigungsversuche in Europa und
Wüstenregionen an markttypischen Glasbeschichtungen durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der Labor- und Freifeldtests erfolgen die Definition der Anforderungen für
realistische Reinigungstests und die Ableitung eines praktikablen Prüfablaufs sowie der Aufbau eines geeigneten Prüfgerätes. Diese werden im Rahmen des Projektes optimiert und anhand des Abgleichs von Degradationsraten und mikroskopischen Schadensbildern mit den Freifeldversuchen verifiziert. Im Rahmen des Projektes wird eine DIN SPEC in englischer Sprache erstellt und als Grundlage für die Erstellung einer internationalen ISO/IEC Norm herangezogen.
C/sells – SINTEG-Förderprogramm „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende"
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.01.2017 – 31.03.2021
Mittelgeber: Bund – BMWi
Programmname: BMWi – SINTEG – Schaufenster Energiewende
Projektbeschreibung:
C/sells basiert auf der Idee, vielfältige Infrastrukturzellen intelligent zu einem Organismus zu verbinden, in dem wirtschaftliche Chancen mit physikalischen Notwendigkeiten und dem Willen zu nachhaltigem Wirtschaft grenzübergreifend einander angeglichen werden. In einem „Sonnenbogen", der sich von Bayern, Hessen bis nach Baden-Württemberg erstreckt, sollen massentaugliche Musterlösungen von vornehmlich solarer Energieerzeugung zu einer robusten, gemeinschaftlichen Energieinfrastruktur führen. Im Rahmen der Digitalen Agenda werden praxistaugliche Lösungen für die Energiewende in Süddeutschland erarbeitet, demonstriert, vernetzt und in Einklang gebracht, um in der nahen
Zukunft eine tragfähige Energieversorgung vermarkten zu können.
C/sells wird als dezentrales Großprojekt im Kreis eines Konsortiums aus 58 Partnern durchgeführt und entwickelt bzw. analysiert neben technischen Komponenten der
intelligenten Energienetze auch die organisatorischen, rechtlichen wie auch wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Die konkrete Umsetzung wird in 35 Demonstrationszellen und die gesellschaftliche Involvierung in neun sogenannten Partizipationszellen erprobt.
C/sells
SecureEnergyProsumer
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Falko Ebe
Projektlaufzeit: 01.11.2018 – 30.06.2021
Mittelgeber: Land – Umweltministerium Baden-Württemberg
Programmname: Smart Grids und Speicher – Umweltminsterium BW
Projektbeschreibung:
Gemeinsam mit der Universität Tübingen und dem Weiterbildungszentrum Brennstoffzelle Ulm werden Lösungen für die sichere und dezentrale Kommunikation in einer neuen Energiewelt gesucht. Durch die Digitalisierung der Energiewende können für Endkunden mit & ohne Photovoltaikanlagen kleinteilige und individuelle Produkte geschaffen
werden. Um den dadurch notwendigen höheren Anforderungen an Verfügbarkeit und Integrität Rechnung zu tragen, werden die Möglichkeiten der Blockchain-Technologie
für diese neuen Anwendungsfälle untersucht. Die entwickelte Lösung wird anschließend in einem gemeinsamen Laboraufbau an den drei Standorten der Projektpartner
demonstriert.
INPUT – gesteuerte Lade-Zellen für E-Mobilität
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Christoph Kondzialka
Projektlaufzeit: 01.07.2019 – 30.06.2021
Mittelgeber: Land – Umweltministerium Baden-Württemberg
Programmname: BWPlus / INPUT
Projektbeschreibung:
Ziel des Verbundvorhabens „gesteuerte Lade-Zellen“ ist, eine Blaupause für die intelligente Netzanbindung von Parkhäusern, (Firmen-)Parkplätzen und Tiefgaragen (PPT) zu schaffen. Damit werden die Grundlagen für eine kosteneffiziente Netzintegration der E-Ladeinfrastruktur in Verteilnetze erarbeitet und demonstriert. Das Projekt „gesteuerte Lade-Zelle“ fügt folgende Bausteine in einem Gesamtsystem zusammen: Optimalen Nutzung der bestehenden Netzanschlüsse durch Lastmanagement in PPT, Netzzustandserfassung zur Überwachung der Auslastung der Ortsnetze (Lade-Zellen), Dynamisches Lastmanagement im PPT auf Basis des Netzzustands in der Lade-Zelle, Absicherung
der Kommunikation über Smart Meter Infrastruktur, Anpassung des Parkleitmanagements für die Nutzerführung. Im Parkhaus Congress Centrum Nord in Ulm werden die
beiden Projektpartner Ulm Parkbetriebs GmbH (PBG) und Hochschule Ulm (HSU) gemeinsam mit den Stadtwerken Ulm und den Firmen Citysens, Schleupen und Venios eine skalierbares gesteuertes Lademanagement für E-Mobile mit Lastmanagement für Dauer- und Kurzzeitparker entwickeln und umsetzen. Wesentliche Innovationen des Projekts sind die Demonstration der sicheren Steuerung über die Smart Meter Infrastruktur (iMSys mit CLS) in Kooperation mit dem Verteilnetzbetreiber. Die gesteuerte Lade-Zelle nutzt dabei dynamisch die maximale Ladeleistung in Bezug auf den Netzanschluss und den Netzzustand aus. Die Hochschule Ulm erarbeitet mit den Partnern den Systementwurf für gesteuertes Laden, die Bewertung von Funktion und Qualität der Netzzustandserfassung und die Integration in die Smart Meter Infrastruktur. Die Ergebnisse des Projekts
„gesteuerte Lade-Zellen“ werden in der neuen Tiefgarage am Hauptbahnhof Ulm und weiteren Parkhäusern der PBG in Ulm genutzt.
