Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 15.11.2024 – 15.11.2025
Mittelgeber: ESA - European Space Agency
Projektbeschreibung:
The research work includes the development of an EO-based Digital Twin Component (DTC) as an advanced digital replica of a key component of the Earth system and the interactions with human activities and ecosystems, with a strong focus on valorising the role of Earth Observation capabilities. Two use cases are developed and demonstrated in the project:
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 31.12.2024 – 31.10.2026
Mittelgeber: Bund - BMWK
Programmname: 7. Energieforschungsprogramm: Innovationen für Energiewende
Projektbeschreibung:
Ziel des Projekts ist die Untersuchung und Bewertung von aktuellen Modellen zur Bereitstellung von Solarstrahlungsdaten und -prognosen. Diese Daten und Prognosen werden benötigt, um die Netz-integration hoher Solarenergieanteile zu unterstützen, und zur langfristigen Ertragssicherheit von Solarkraftwerken beizutragen. Durch steigende Solarenergieanteile, die sich ändernde Photovoltaik (PV) Technologie und den voranschreitenden Klimawandel muss auch die Ressourcen-analyse entsprechend weiterentwickelt werden. Im Fokus stehen neuartige PV-Technologien (z.B. Bifacial PV, Floating PV und Agri PV), die sich ändernden typischen Klimabedingungen, Extremwetter-ereignisse und Vorhersagegenauigkeit.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.07.2022 – 30.06.2025
Mittelgeber: Bund - BMWK
Programmname: 7. Energieforschungsprogramm: Digitalisierung Energiewende
Projektbeschreibung:
eMpowerSYS steht für die Fähigkeit des intelligenten Messsystems, Mehrwerte abzubilden und zielt auf die Sektorenkopplung auf der Kundenseite ab, d.h. die vor den Klimazielen notwendige Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität. Das Projekt unterstützt den Aufbau einer sicheren digitalen Infrastruktur, um den netzseitigen Herausforderungen der weiteren Energie- und Verkehrs-wende zu begegnen und eine effiziente Ausnutzung der bestehenden Verteilnetze zu unterstützen.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.09.2022 – 31.08.2025
Projektbeschreibung:
Das Projekt dient der Erforschung von Lösungen zur Transformation der am (IT-)System des Verteilnetz beteiligten Teilsysteme hin zu einem intelligenten Stromnetz (Smart Grid). Im Rahmen der Arbeit werden die Ergebnisse verschiedener Forschungsprojekte der THU im Themenbereich Digitalisierung, Automatisierung und Standardisierung von (IT-)Systemen für den Betrieb des Verteilnetzes zusammengeführt und sollen eine innovative Basis für Netz und Netzbetrieb der Zukunft ergeben.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.03.2023 – 31.08.2025
Mittelgeber: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)
Projektbeschreibung:
Das Gesamtziel des Projekts Accu4Vehicle&Grid ist ein innovatives Akkumulator-Infrastruktursystem, das Methoden für eine hohe Durchdringung des Verteilungsnetzes (Mittel- und Niederspannungs-ebene) mit kommerziellen Elektrofahrzeugen implementiert und speziell auf den kommunalen Sektor abzielt, um diese Herausforderungen zu bewältigen.
An der THU erfolgt die kommunikationstechnische Verbindung zwischen den lokalen Anwendungen und der Verteilnetzleitwarte. Aktuell wird ein detailierter Vergleich unterschiedlicher international standardisierter Datenmodelle für die Kommunikation mit dezentralen Energiesystemen (IEC61850, IEEE 2030.5) in Smart Grids erarbeitet.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.10.2023 – 30.09.2026
Mittelgeber: Bund - BMWK
Programmname: 7. Energieforschungsprogramm: Digitalisierung der Energiewende
Projektbeschreibung:
Zur Erreichung der Klimaziele werden neue erneuerbare Erzeugungsmengen benötigt. Über ein intelligentes Messsystem (iMSys) können Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleinere Erzeugungs- anlagen möglich. Im Projekt MeGA wird ein Konzept entwickelt und erprobt um auch Großerzeugungsanlagen in die Messung und bidirektionale Kommunikation des Smart Meter Gateways einzubinden.
Der Schwerpunkt der THU liegt in der Konzeption und der Durchführung von Tests der im Projekt entwickelten Anwendungen im Smart-Grid-Labor und der Simulationsumgebung der THU auf der Informations-, Kommunikations- und Funktionsebene. Im Smart-Grid-Labor der THU wird dazu eine virtualisierte Simulationsumgebung eingerichtet, die die Implementierung und das Testen von Anwendungen und Komponenten der Smart-Meter-Infrastruktur ermöglicht. Die THU wird auch aus akademischer Sicht Unterstützung bei der Klärung von Anforderungen und der Spezifikation der Systemimplementierung leisten. Darüber hinaus können die im MeGA-Projekt geplanten Neuentwicklungen mit der aufgebauten Simulationsumgebung getestet und validiert werden. Insbesondere für die CLS-Steuerung in Kombination mit dem SMGW wird ein Virtualisierungskonzept entwickelt und erprobt, welches die Skalierbarkeit der Erzeugungseinheiten auf der Basis der Nutzung internationaler Normen und Standards (z.B. IEC 61850, SunSpec, IEEE2030.5) berücksichtigt. Die THU kann auf bestehende Lösungen und breite Erfahrungen im Bereich der Integration von Smart-Meter-Infrastruktur, SMGW, CLS-Steuerbox, CLS-Backend und die Einbindung in Verteilnetzleittechnik zurückgreifen.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.07.2023 – 30.06.2026
Mittelgeber: Bund - BMWK
Programmname: Maßnahmen zur Weiterentwicklung der Elektromobilität, Förderrichtlinie - ElektroMobil
Projektbeschreibung:
Der Fokus von InterBDL liegt auf Interoperabilität und offenen Standards an den jeweiligen Schnitt-stellen, um die zukünftigen Anwendungsfälle für bidirektionales Laden technisch, ökonomisch sowie regulatorisch sinnvoll in das bestehende Energieversorgungssystem einzubinden. Feldtests sowie die Ergebnisse von wirtschaftlichen, regulatorischen und soziokulturellen Analysen werden in Handlungs-empfehlungen für Stakeholder in Politik, Regulatorik, Standardisierung und Normung, Industrie und Forschung sowohl aus dem Bereich der Automobilwirtschaft als auch der Energiewirtschaft überführt.
Kernziele des Projektes sind: (1) Die Vereinbarkeit von netzdienlichem und marktorientiertem Laden und Rückspeisen im Hinblick auf angestrebte Geschäftsmodelle zur Integration dezentraler Flex-ibilität, (2) die Betrachtung der gesamten Wirkkette in ihren einzelnen Elementen und Befähigungs-prüfung aller Schnittstellen zur Umsetzbarkeit bidirektionalen Ladens, (3) die umfassende technische Umsetzung der Wirkkette.
Weitere Informationen zum Projekt
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.01.2023 – 31.12.2025
Mittelgeber: Bund - BMWK
Programmname: 7. Energieforschungsprogramm
Projektbeschreibung:
Ziel des Projekts CACTUS 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. Einerseits kann dadurch Strom günstiger bezogen werden, andererseits ist es am Beispiel von Ladeclustern möglich, höhere Anschlussleistungen ohne Netzausbau freizugeben. Durch gezielte Kommunikation (Connect) werden Netzbetreiber unterstützt (Assist), erstens die mögliche Zulassung von weiteren Anlagen unter Einbezug von deren Flexibilität im Netz zu prüfen und zu bestätigen und zweitens prognostizierte Netzengpässe zu visualisieren und durch geeignete (virtuelle) Preissignale aufzulösen (Control).
Zur Umsetzung wird ein Assist & Control Algorithmus entwickelt. Weiterhin werden Schnittstellen zum Energiemanagement (EMS) von dezentralen Anlagen (Quartieren, Ladeparks) mit regelbaren Bezugs- bzw. Einspeiseleistung entwickelt und genutzt. Im Fall von Ladeparks können Fahrplänen bzw. Streckeneinsatzplanung von Flottenbetreibern in das Management der Flexibilität einbezogen werden. Die Ergebnisse dieser Entwicklungen werden bei den beteiligten Stadtwerken umgesetzt und in Feldtests evaluiert.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.01.2023 – 31.12.2025
Mittelgeber: DFG
Programmname: Großgeräteaktion für Hochschulen der Angewandten Wissenschaften 2022 (GGA-HAW 2022)
Projektbeschreibung:
Die geplanten Investitionen in den Ausbau des Smart Grid Labors der THU zu einer Multi-Level-Testumgebung für Smart Grid-Systeme zielen auf die Entwicklung und den stufenweisen Test der Smart Grid-Infrastruktur für den grundlegenden Aufbau zellulärer Strukturen eines dezentralen Energiesystems ab. Für den Aufbau einer Betriebsführung in der Niederspannung stehen zukünftig umfangreiche Daten der Smart Meter-Infrastruktur zur Verfügung
Der wissenschaftliche Projektmitarbeiter beschäftigt sich neben dem Aufbau der Muli-Level-Testumgebung auch mit der Entwicklung von Konzepten für die Datenverarbeitung und zur Betriebs-führung. Die komplexen Laboraufbauten erfordern dabei fundierte Kenntnis und Know-How im Betrieb von IT-Systemen und der Energieinformatik.
Der Aufbau der mehrschichtigen Multi-Level-Testumgebung erfolgt dabei wesentlich durch die wissenschaftliche Projektstelle und basiert auf drei sich gegenseitig ergänzenden Ebenen:
• Der Ausbau der Simulationsebene umfasst den Aufbau eines High Performance Computing Nodes zur gleichzeitigen Analyse des elektrischen Verhaltens und der Kommunikation und Interaktion der Komponenten zur realitätsnahen Bewertung dezentral ausgeführter Algorithmen.
• Der Ausbau der Laborebene umfasst die Investition in ein Smart Grid Operation Center sowie die Erweiterung der Messsysteme. Mit der Laborebene wird der Reifegrad von Smart Grid-Kompenenten für den Einsatz in zellulären Systemen erhöht.
• Der Feldtest stellt die dritte Ebene der Multi-Level-Testumgebung dar. Auf dem THU Campus wird das Energiesystem um einen micro-grid-controller inkl. Schwarzstartfähigkeit erweitert sowie Testsysteme für bidirektionales Laden von E-Fahrzeugen integriert. Im Smart Grids-Testgebiet Hittistetten wird die zelluläre Kommunikation auf der Basis des 450 MHz-Netzes mit der Smart Meter-Infrastruktur in drei Ortsnetzen ausgebaut und erprobt.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.07.2022 – 30.06.2025
Mittelgeber: BMI
Projektbeschreibung:
Die (Schnell-)Ladung von E-Mobilen führt zu einer deutlichen Veränderung der Lastprofile der Haushalte. Für extreme Lastsituationen (z.B. Laden vieler Fahrzeuge am Feierabend) sind die Stromnetze nicht ausgelegt. Zudem haben Stromnetzbetreiber meist auch keine Information über die privaten Ladepunkte in ihrem Stromnetz. Die aktuell von den Netzbetreibern vorgesehene Lösung ist ein teurer Ausbau der Stromnetze. GetMyWallboxNOW will deshalb E-Mobilität mit flexibler Ladeleistung verbinden und so einen alternativen Weg entwickeln, über den viele gleichermaßen Zugang zum Ladestrom haben, dieser aber intelligent auf die Nutzer verteilt wird.
Die THU entwickelt in dem Projekt einen Service für eine hausanschlussscharfe Bewertung der ver-fügbaren Ladeleistung in Kombination mit der Information zum Solardachpotential für eine regener-ative Ladund der E-Fahrzeuge. Darüber hinaus wird für die Nutzer auch die Steuerung der Ladeleis-tung mit dem Smart Meter Gateway erläutert. Die Ergebnisse bilden auch eine Grundlage für die Um-setzung der Vorgaben der Bundesnetzagentur für die Netzsicherungsmaßnahmen nach EnWG §14a.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 30.07.2024 – 31.01.2025
Mittelgeber: EU
Programmname: EU-ERIGrid 2.0 - Lab Access
Projektbeschreibung:
Das Projekt ermöglicht eine Testkampagne im Wechselrichter-Labor eines Projektpartners durchzuführen. Es wird dabei eine Kommunikationsstrecke zur Steuerung eines Wechselrichters sowie einer E-Auto Ladesäule erprobt, wobei echte Komponenten der Smart Meter Infrastruktur genutzt werden. Über das Forschungsprojekt können Verbesserungen an der Testautomatisierung, Auswertung, Dokumentation sowie den eingesetzten Applikationen umgesetzt werden.
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.05.2022 – 30.04.2025
Mittelgeber: Bund – BMWK
Programmname: ERA-Net Joint Call 2020 (“MICall20”)
Projektbeschreibung:
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuer digitaler Lösungen, die auf die Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen abzielen und auf verschiedenen IKT-, Wirtschafts- oder Verfahrensmaßnahmen basieren. Um diese Lösungen abzuleiten, wird ein einzigartiger Anwendungsfall der grenzüberschreitenden und plattformübergreifenden Koordinierung von Flexibilität für Redispatch, Ausgleichsenergie und untertägige Märkte analysiert und getestet. Die digitalen Lösungen werden in einem Feldversuch zur technischen Evaluierung eingesetzt. Mögliche Wohlfahrtsgewinne durch Plattform-Interoperabilität und Standardisierung werden mit Hilfe von Markt- und Netzsimulationen gemessen.
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.01.2022 – 30.06.2024
Mittelgeber: Land – UM
Programmname: Zukunftsprogramm Wasserstoff BW
Projektbeschreibung:
Um im Rahmen der Energiewende den Neubau von Stromübertragungsnetzen auf ein Mindestmaß zu beschränken, sind bestehende Höchstspannungsleitungen nach Möglichkeit höher als bisher auszulasten. Netzbooster auf Basis von Großbatteriespeichern führen jedoch insbesondere bei hoher Speicherkapazität zu extremen Kosten, großem Platzbedarf und einem hohen Verbrauch knapper Ressourcen. Im Projekt wird ein innovatives Konzept eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters entwickelt. Hier soll ein vergleichsweise kleiner Batteriespeicher durch einen großen Wasserstoff-speicher ergänzt werden. Es wird ein kleinskaliger Demonstrator eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters aufgebaut und im Detail erprobt. Insbesondere die integrierte Steuerung des komplexen Zusammenspiels aller Komponenten eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters erfordert hier Forschungsaufwand. Ziel des Projekts ist ein funktionierender Prototyp mit Simulations-modellen, die die Gesamtfunktionalität beschreiben und als Basis für weitere Entwicklungen dienen.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
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.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Projektlaufzeit: 01.05.2019 - 30.04.2023
Mittelgeber: Bund - BMWi
Programmname: 7. Energieforschungsprogramm: Innovationen für die Energiewende
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.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
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.
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
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.
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.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher
Projektlaufzeit: 01.01.2017 – 30.06.2021
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.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Christoph Kondzialka
Projektlaufzeit: 15.11.2020 – 31.12.2021
Mittelgeber: Land – Umweltministerium Baden-Württemberg
Programmname: BW INPUT2
Projektbeschreibung:
Der Energiecampus der THU wird für Forschungszwecke eingesetzt und weiter ausgebaut. In diesem Projekt geht es um die Einbindung von Solar-Ladestationen ins Gesamtsystem. Forschungsbedarf besteht vor allem in den Bereichen Digitalisierung im Verteilnetz, Gebäude-Energiemanagement, Gewährleistung der Netzdienlichkeit von Quartieren und die Anpassung der Regulierung an ein dezentral organisiertes regeneratives Energiesystem. Deshalb werden im Rahmen des Projekts zur Sicherung einer zuverlässigen und abgesicherten Kommunikation innerhalb der Energieanlagen im Gebäude und seiner Umgebung Digital Twins entwickelt, auf deren Basis innovative Regelungs-algorithmen entwickelt werden sollen.
Das Smart Gebäude Energiemanagement wird für die Einbeziehung aller Lastarten aufgebaut und die Betriebsführung soll durch lokale Prognosen optimiert werden. Beabsichtigt ist auch eine intelli-gente, KI-basierte Einbeziehung des Nutzerverhaltens zur Anlageregelung. Weiterhin soll die Kommunikationsinfrastruktur der Mess- und Steuerungstechnik um eine innovative Smart-Meter-Infrastruktur ergänzt werden und dadurch neue Betriebsmöglichkeiten erschlossen werden.
Energiewirtschaftlich wird der Forschungsfragestellung, wie Speicherflexibilität durch eine Kombi-nation durch Multi-Use von Speichern effizient genutzt werden kann, nachgegangen. Dabei steht auch die Weiterentwicklung des entsprechenden regulatorischen Rahmens, wie z.B. Regel-ungen für die Privilegierung von Speicherstrom und Anforderungen an Messkonzepte im Fokus
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.
Das Projekt wird eine sichere Informations- und Kommunikationsstruktur für ein dezentrales Energiesystem auf Basis von Prosumern abbilden, welche vielfältige Energiesysteme, wie PV-Anlagen, steuerbare Lasten, Batteriespeicher und E-Ladeinfrastruktur nutzen und betreiben. Die Smart Grid-Infrastruktur mit Smart Meter Gateways und Controllable Local System (CLS-Steuerboxen) liefert die Grundlage für dieses intelligente und verteilte Energiesystem. Die direkten Informationsflüsse zwischen den Komponenten werden durch Blockchain-/Tangle-Technologie realisert, welche durch kryptografische Verschlüsselungen die Integrität der Datenpakete zwischen den einzelnen Komponenten gewährleistet. Die Integration von Internet of Things-Technologien wie Tangles soll zu einem erhöhten Vertrauen der Prosumer in neue Technologien und Bezahlsysteme führen und bietet die Möglichkeit den preisgegebenen Informationsgehalt der Datenpakete flexibel zu gestalten.
Projektleiter: Università di Cagliari, Prof. Fabrizio Pilo
Projektlaufzeit: 1.9.2018 - 31.8.2021
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, anwendungsorientierte 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.
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.
Projektleiter: Prof. Gerd Heilscher, Basem Idlbi
Projektlaufzeit: 1.6.2017 – 31.5.2019
Projektbeschreibung:
Im Hinblick auf die zunehmend in den Fokus rückende Möglichkeit, Solarstrom für den eigenen Bedarf einzuspeichern, soll in diesem Projekt Batteriespeichern „auf den Zahn gefühlt" werden. Ulmer Bürger sollen verantwortlich mitentscheiden können, welche Rahmenbedingungen notwendig wären, damit ein Quartierspeicher attraktiv und sinnvoll wird. In enger Zusammenarbeit mit der Stadt Ulm sowie den Ulmer Stadtwerken wollen wir unsere bisherigen Erfahrungen mit weitergehenden Modellen wie Cloud-Speichern und Blockchain-Technologie analysieren und auf den Prüfstand stellen, um ein Gesamtkonzept für den Einsatz in einem Neubaugebiet vorzubereiten.