Einblick in ausgewählte Forschungsprojekte

Informieren Sie sich auf dieser Seite über Forschungsprojekte mit Bezug zu Erneuerbaren Energien und Klimaschutz, die im Rahmen des EEK.SH realisiert werden oder worden sind.

Sonstige

CLIPPER – Creating a leadership for maritime industries – New opportunities in Europe

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Unterstützungsstrategien für die maritime Industrie (Schwerpunkt: KMU), um “Blue Growth”-Herausforderungen und Energiewende-Erfordernissen in einem transnationalen Ansatz optimal zu begegnen. Auch die Erschließung neuer Märkte, wie z.B. den Markt der „Marine Renewable Energies" (MRE), soll für KMU erleichtert werden. Zusammen mit einem internationalen Projektkonsortium wird an einer besseren Nutzung der Fördermöglichkeiten und ggf. an einer Verbesserung des Fördersystems gearbeitet, um eine konzentrierte Förderung von Projekten im maritimen Bereich zu erreichen, mit denen u.a. auch die Zielsetzungen der Regionalen Innovationsstrategie (RIS) Schleswig-Holsteins umgesetzt werden können. Gute Beispiele der anderen Projektpartner sollen analysiert und im Hinblick auf die Übertragbarkeit der Förderinstrumente genutzt werden. Ein weiteres Ziel ist die Verbesserung des Fördersystems durch interkulturelles Lernen, was wiederum zu einer veränderten Schwerpunktsetzung bei den vorhandenen Förderinstrumenten führen kann.

In Schleswig-Holstein sind bislang der Bereich der Offshore-Windenergie als Teil der erneuerbaren Energien und die maritime Wirtschaft noch oft getrennt aufgetreten. Das Projekt soll dazu beitragen, die Schnittmengen zu erhöhen und die Synergien zu stärken.

Die Projektergebnisse und deren langfristige Verwertung werden eine erhebliche Unterstützung/Erleichterung für öffentliche Behörden und europäische Institutionen bei der Verbesserung ihrer Business-Strategien im Bereich der maritimen Industrie darstellen.

Verantwortlicher:

Prof. Dr. Peter Franke

Hochschulen/Partner:

Fachhochschule Kiel/ FuE-Zentrum FH Kiel GmbH

Pays de la Loire Region, Frankreich

Conference of Periphal and Maritime Regions (CPMR), Frankreich

Asturias Energy Foundation (FAEN), Spanien

Fife Council, Großbritannien

Ligurian Cluster for Maritime Technologies, Italien

Machine Technology Center Turku Ltd, Finnland

Public Institution RERA S.D. for Coordination and Development of Split Dalmatia County, Kroation

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Interreg Europe

Wind

Aerodynamischer Handschuh zur Untersuchung von Strömungsverhältnissen an Rotorblättern von Multi-MW Windturbinen

Simulationsmodell des Flügels an der Forschungs-WKA MM92 in Eggebek (LM 43.3P) - Form des Blattes | © Prof. Dr. Alois Schaffarczyk
Simulationsmodell des Flügels | © Prof. Dr. Alois Schaffarczyk

Das Projekt hat zum Ziel, die Ergebnisse eines vergleichbaren Vorgängerprojektes („Aerodynamischer Handschuh zur Vermessung der aerodynamischen Grenzschichten an rotierenden Windturbinenblättern“, Zukunftsprogramm Wirtschaft (2007-2013) Projekt-Nr. 122-09-010) auf eine Multi-MW Windturbine nach dem Stand der Technik zu übertragen.

Es sollen Messungen mit einem aerodynamischen Handschuh an einer Anlage der Multi-MW Klasse durchgeführt werden, um die aerodynamischen Unterschiede in den verschiedenen Größenklassen zu dokumentieren und auszuwerten.

Das Land Schleswig-Holstein hat nach dem Zielabweichungsverfahren die Anlage des Herstellers Senvion (ehemals REpower) auf dem Gelände des ehemaligen Marineflughafens in Eggebek zu Forschungszwecken genehmigt. Zwischen der Hochschule Flensburg, dem Betreiber der Anlage und dem Hersteller Senvion besteht ein Rahmenvertrag zur Durchführung von Forschungsvorhaben. Daher bietet sich die einmalige Gelegenheit, eine Anlage dieser Größenordnung vom Typ MM92, die seit Dezember 2013 in Betrieb ist, nutzen zu können. Schleswig-Holstein hat somit - gegenüber anderen Bundesländern - einen Vorsprung bei der Forschungsinfrastruktur in der Windenergie, den es zügig zu nutzen gilt, da andere Institutionen diesen Vorsprung in absehbarer Zeit aufholen werden.

Die zu erwartenden Ergebnisse des Projektes werden mit Sicherheit zu verbesserten Entwurfskriterien von aerodynamischen Profilen und Blättern führen. Insgesamt ergeben sich somit ein positiver Effekt auf die zukünftige Effizienz von Windenergieanlagen und ein Beitrag zum Klimaschutz.

Verantwortliche:

Prof. Dr. Alois Schaffarczyk

Prof. Dr.-Ing. Clemens Jauch

Hochschulen/Partner:

Fachhochschule Kiel

Hochschule Flensburg

Senvion SE, Osterrönfeld

Denker& Wulf AG, Sehestedt

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Systemintegration

Batteriemanagementsystem

Projektbeschreibung folgt

Verantwortlicher:

Prof. Dr.-Ing. Christoph Weber

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel

Liacon GmbH, Itzehoe

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Biomasse

biomassmax

Projektbeschreibung folgt

Verantwortlicher:

Prof. Dr.-Ing. Jan Henrik Weychardt

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel

BiEn GmbH & Co. KG, Kiel

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Wind

Entwicklung und Erprobung einer intelligenten Datenbank zur Optimierung des Life-Cycle-Management von Windenergieanlagen unter Betrachtung von Zustandsinformationen extrem belasteter Komponenten und SCADA-Daten

Ziel des Projektes ist es, auf Basis einer Datenbank mit Hilfe intelligenter Algorithmen das Life-Cycle-Management von Windenergieanlagen zu verbessern. Insbesondere sollen Zustandsinformationen extrem belasteter Komponenten und SCADA-Daten betrachtet werden. Ziel ist es, in der Datenbank strukturiertes und transparent dargestelltes Erfahrungswissen zu sammeln, das eine Hilfestellung bei der weiteren Überwachung des Antriebsstranges bietet und somit die Qualität des Überwachungsprozesses steigert. Weiterhin stellt solch eine Datenbank eine umfangreiche Informationsquelle für weitere wissenschaftliche Untersuchungen im Bereich Windenergietechnik dar.

Verantwortlicher:

Prof. Dr. Jens Lüssem

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel (www.fh-kiel.de)
cmc GmbH, Schönkirchen

Status:

Abgeschlossen

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Systemintegration

cMODEM –„SubSea-Modul zur berührungslosen Daten- und Energieübertragung“

Ziel dieses Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines seetauglichen Moduls zur berührungslosen Daten- und Energieübertragung basierend auf magnetischer Induktion, cMODEM genannt.

In der Unterwassertechnik gewinnen kleine, autonom betriebene Unterwasserfahrzeuge, sogenannte Autonome Unterwasservehikel (AUV), immer mehr an Bedeutung. Aufgrund der geringen Baugröße ist deren Einsatzdauer jedoch begrenzt, denn ein bedeutender Anteil der Gesamtmasse wird durch die Akkumulatoren bestimmt. Insofern sind Unterwasser-Ladestationen ein wichtiges Hilfsmittel zur Verbesserung der Einsatzmöglichkeiten. Gleichzeitig wäre es wünschenswert, die riesigen Datenmengen, die ein AUV während der Mission sammelt (typischerweise Kartographie- und Bilddaten, aber auch Umweltdaten), direkt am Meeresboden auszulesen. Ziel der aktuellen neusten Entwicklungen sind sogenannte Docking-Stationen, die man sich wie Garagen mit Internetanschluss vorstellen kann. Problematisch in der Unterwassertechnik sind regelmäßig die Steckverbindungen und sehr limitierte Möglichkeiten zur Datenübertragung.

Eine Alternative zu Docking-Stationen sind kleine seetaugliche Module, mit denen sowohl Energie als auch Daten berührungslos übertragen werden können. Die Entwicklung und Erprobung eines Prototyps ist Gegenstand dieses Vorhabens.

Verantwortliche:

Prof. Dr.-Ing. Sabah Badri-Höher
Prof. Dr.-Ing. Peter A. Höher

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
SubCtech GmbH, Kiel

Status:

Abgeschlossen

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Wind

2D-ALCA – Weiterentwicklung eines zweidimensionalen Laser-Cantilever-Anemometers zur zeitlich und räumlich hochaufgelösten Untersuchung von turbulenten Strömungen für Offshore-Windturbinenblätter

2d-ALCA | © Dr. Jaroslaw Puczylowski, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
2d-ALCA | © Dr. Jaroslaw Puczylowski

Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes zwischen der Fachhochschule Kiel und der Universität Oldenburg wurde bereits intensiv an einer neuen Messmethode, um über längere Zeit zuverlässig und hochaufgelöst in Offshore-Gebieten messen zu können, gearbeitet. Das dabei entworfene 2d-Atmospheric Laser Cantilever Anemometer ist ein neuartiger Sensor, der zeitlich und räumlich hochaufgelöste Messungen in der atmosphärischen Offshore-Umgebung ermöglicht. Das Messprinzip ist im Bereich der Strömungscharakterisierung innovativ und vielversprechend. Es beruht auf einer laserbasierten Messung der Auslenkung eines sehr kleinen Biegebalkens aus Silizium, welcher durch die Strömung ausgelenkt wird. Im Vergleich zu Hitzdrähten ist dieses Messprinzip sehr robust gegen äußere Einflüsse und eignet sich grundsätzlich für den Offshore-Bereich.

Das 2d-ALCA soll in diesem Projekt weiterentwickelt und endgültig validiert werden. Letztlich soll eine solide Grundlage für eine Produktentwicklung in einem Unternehmen geschaffen werden. Der Offshore-Windenergieanlagen Industrie könnte somit ein neuartiges Messinstrument zur Optimierung der Anströmbedingungen von Rotorblättern an die Hand gegeben werden.

Verantwortlicher:

Prof. Dr. Alois Peter Schaffarczyk

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel (www.fh-kiel.de)
Carl-v.-Ossietzky Universität Oldenburg

Status:

Abgeschlossen

Fördermittelgeber:

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), Osnabrück

Biomasse

Verbundvorhaben: Biogas-Messprogramm III - Teil 1: Faktoren für einen effizienten Betrieb von Biogasanlagen; hier: Teilvorhaben 4: Neue Methoden der Prozessbewertung

Ziel des Verbundvorhabens ist die Abbildung des Stands der Technik der Biogastechnologie im Rahmen eines bundesweiten Messprogramms unter Berücksichtigung aktueller und zukünftiger Entwicklungen. Dafür soll an einer repräsentativen Anzahl von Anlagen ein detailliertes Monitoring durchgeführt werden. Ziel des Teilvorhabens 4 besteht in der Erprobung, Validierung und Anwendung neuer Analysenmethoden, um so eine präzisere Beschreibung des Biogasprozesses zu ermöglichen. Konkret sollen im Rahmen der Querschnittsaufgabe "Neue Methoden zur Prozessbewertung" die Brennwertbestimmung der Massenströme als Grundlage der energetischen Bilanzierung des Prozesses und die Auswertung hoch aufgelöster Titrationskurven aus Titrationsautomaten zur FOSITAC-Bestimmung zur präziseren Charakterisierung der Bildung und Verwertung von Säuren und Basen im Fermenter durchgeführt werden. Im Rahmen des Biogasmessprogramms soll ein Vergleich mit anderen Verfahren zur Effizienzbewertung vorgenommen werden, um die Vor- und Nachteile der jeweiligen Verfahren gegeneinander abwägen zu können. Im Teilvorhaben werden insgesamt 15 Biogasanlagen messtechnisch begleitet und diese Ergebnisse zusammen mit den Ergebnissen der Verbundpartner analysiert und ausgewertet.

Verantwortlicher:

Dr. Christian R. Moschner

Hochschule/Partner:

Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik (ILV), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
DBFZ - Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH
LfL - Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Landtechnik und Tierhaltung
LAB - Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie, Universität Hohenheim

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow

Sonstige

Machbarkeitsstudie Offshore-Aquakultur am Standort der Forschungsplattform FINO3

Das Ziel der Machbarkeitsstudie ist die Überprüfung der Realisierbarkeit von Offshore-Aquakultur am Standort der Forschungsplattform FINO3 (in der Nordsee 80 km) vor Sylt unter Berücksichtigung von technischen, biologischen und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten. Auf Basis der Machbarkeitsstudie sollen zudem Entscheidungskriterien zum Aufbau einer möglichen Offshore-Aquakultur-Pilotanlage am Standort der FINO3 aus den Blickwinkeln „Technische Betrachtung“ und „Biologische Betrachtung“ erstellt werden.

Verantwortliche:

Prof. Dr. Rainer Geisler

Prof. Dr. Carsten Schulz

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel

Gesellschaft für Marine Aquakultur mbH, Büsum

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Technologie des Landes Schleswig-Holstein (MWAVT), Kiel

Systemintegration

Energiemanagement für stationäre Energiespeichersysteme unter Berücksichtigung der aktuellen Netzschwankungen, der Eigenverbrauchssituation und des Energiemarktes

Konzept des Intelligenten Energiespeichers | © Prof. Dr. Christoph Weber, Fachhochschule Kiel
Konzept des Intelligenten Energiespeichers | © Prof. Dr. Christoph Weber

Ziel des Projektes ist es, ein Energiemanagement für stationäre Energiespeichersysteme unter Berücksichtigung der aktuellen Netzschwankungen, der Eigenverbrauchssituation und des Energiemarktes zu entwickeln.

So soll im Rahmen des Vorhabens u.a. eine Batteriespeicheremulation aufgebaut werden.

Im Gegensatz zum Stand der Technik verfolgen die Projektpartner hierbei einen neuen Ansatz, in dem das Energiemanagement mittels maschineller Lernverfahren trainiert werden soll. Wesentliche Neuerung ist dabei, dass durch einen sogenannten überwachten Trainingsvorgang, ein Entscheidungsbaum mit geringer Hierarchie automatisch erzeugt wird, der auf Basis von relevanten Eingangsgrößen für den Endanwender maximale ökonomische Ertragschancen eröffnet. Zusätzlich ist geplant, ein Energiespeichersystem auf Basis von Lithium-Ionen Zellen als Teil eines „Hardware in the Loop“-Teststandes aufzubauen, das anhand der im Energiemanagement erzielten Entscheidungen das Speichersystem real lädt bzw. entlädt.

Verantwortlicher:

Prof. Dr.-Ing. Christoph Weber

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel
IAV GmbH, Gifhorn

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Biomasse

OG Biomasse

Ziel des Projektes ist die Optimierung von Knicks zum Schutz landwirtschaftlicher Flächen. KUPs sollen in die Betrachtungen einbezogen werden, um einen direkten Vergleich (z.B. im Hinblick auf Biodiversität etc.) von natürlichen Biotopverbünden und landwirtschaftlich genutzten Agroforstsystemen zu ermöglichen.

Das Innovationsprojekt entwickelt und validiert ein regions- bzw. ortsangepasstes, ertragserfassungsbasiertes Managementsystem für Anbau, Bewirtschaftung und Ernte von ökonomisch und ökologisch wertigen Knicks und KUP’s, bzw. nachhaltigen Agroforstsystemen. Das Managementsystem soll auch auf die Bedürfnisse kleinerer und mittlerer konventionell oder ökologisch wirtschaftender landwirtschaftliche Betriebe angepasst werden, die die erzeugte Biomasse zur energetischen Selbstversorgung nutzen. Um die Agroforstsysteme optimal und nachhaltig bewirtschaften zu können, soll mit Hilfe eines GPS gesteuerten Flugroboters mit Kamera und 3D-Analyse der so erhobenen Bilder der aktuelle und zukünftige Holzertrag geschätzt werden. In der Pilotregion im Kreis Plön wird dieser innovative Ansatz entwickelt und hinsichtlich seiner Praxistauglichkeit getestet.

Hochschule/Partner:

Schleswig-holsteinische Landwirte
Landesverband Lohnunternehmer Schleswig-Holstein e.V.
NABU, Kreis Plön
Bauernverband, Kreis Plön
Landesnaturschutzbeauftragter des Ministeriums für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein
Hochschulen

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

EU (EIP Agri)
MELUR

Wind

Entwicklung einer Netzeinspeisung zum Betrieb von zwei Windkraftgeneratoren an einem Umrichter

Prüfstand | © Prof. Dr.-Ing. Ulf Schümann, Fachhochschule Kiel
Prüfstand | © Prof. Dr.-Ing. Ulf Schümann, Fachhochschule Kiel

In einem von der WTSH geförderten Projekt wurde an der Fachhochschule Kiel ein Regelungsverfahren zum Betreiben von zwei Asynchrongeneratoren an einem Frequenzumrichter entwickelt (Clusterregelung). Der Schwerpunkt dieses Projektes lag auf der Entwicklung eines Regelungsverfahrens der beiden Generatoren. In diesem Rahmen wurden unterschiedliche Regelungsverfahren untersucht und letztendlich praktisch am Prüfstand erprobt.

Die netzseitige Einspeisung der gewonnen Energie wurde bisher nicht betrachtet und ist noch nicht erforscht. Daher soll im Rahmen des Vorhabens die Netzeinspeisung und das Gesamtsystem eines Clusterverbundes von zwei Windenergieanlagen an einem Frequenzumrichter untersucht werden.

Im Projektverlauf wird eine frei programmierbare netzseitige Einspeiseeinheit mit dazugehörigen Komponenten (z.B. Netzfilter) entwickelt und aufgebaut.

Die zu entwickelnde Regelung soll nicht nur die Einspeiseenergie der beiden Windenergieanlagen regeln, sondern auch die Netzstützung bei Netzausfällen ermöglichen. Dafür muss eine Netzeinbruchsimulationseinrichtung für den Prüfstand realisiert werden. Diese ist ebenfalls im Rahmen des Projektes zu entwickeln und zu testen.
Des Weiteren soll eine Optimierung des Gesamtsystems durchgeführt werden, welches sich durch das Zusammenarbeiten der beiden Systeme – Generator- und Einspeiseregelung ergibt

Verantwortlicher:

Prof. Dr.-Ing. Ulf Schümann

Hochschule/Partner:

Fachhochschule Kiel (www.fh-kiel.de)
SkyWind, Husum

Status:

Abgeschlossen

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel

Biomasse

Optimierung der energetischen Nutzung von Straßenbegleitgrün (SBG) - Synergiepotenziale von Biomasse- und Energieertrag bei SBG und deren ökologischer Wertigkeit

Die Projektbeteiligten des Projekts SBG und EKSH-Geschäftsführer Stefan Sievers | © Martin Geist 2016
Die Projektbeteiligten des Projekts SBG und EKSH-Geschäftsführer Stefan Sievers | © Martin Geist 2016

Die Hauptzielsetzung des Projektes ist die Optimierung der energetischen Nutzung von Straßenbegleitgehölzen (SBG) durch die Validierung eines mobilen Sensorsystems zur nicht-invasiven Erfassung des Biomasse-/Holzertrages bzw. Abschätzung von Ertragspotentialen und dem daraus resultierenden Brennwert/thermischen Energiewert von SBG. Diese Daten sind die essentielle Grundlage zur Ableitung einer Entscheidungsunterstützung zur systematischen Planung der optimalen Gestaltung von Pflegemaßnahmen und der idealen Festlegung von Umtriebszeiten, welche sowohl eine Erhöhung der ökonomischen als auch der ökologischen Wertigkeit von SBG zur Folge haben.

Artikel in den KN vom 20.04.2016 (© Martin Geist)

Verantwortlicher:

Dr. E. Thiessen

Hochschule/Partner:

Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik (ILV), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Landesbetrieb Straßenbau und Verkehr Schleswig-Holstein
Kreisbauernverband Plön
Naturschutzbund Deutschland e.V. (NABU), Ortsgruppe Plön
Landesnaturschutzbeauftragter des Ministeriums für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein
Landesverband Lohnunternehmer Schleswig-Holstein e.V.
Kreis Plön
Schleswig-Holsteinischer Heimatbund e.V.

Status:

Laufend

Fördermittelgeber:

Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH), Kiel