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Konzept für ein Wasserwirbelkraftwerk in der Wiese

Dass Gewässerrenaturierung und Wasserkraftanlagen harmonieren können, zeigt ein innovatives Konzept an der Wiese. In den vergangenen Jahren hat die Bürgerstiftung Lörrach zusammen mit dem BUND und anderen Partnern Abschnitte der Wiese aus ihrem engen Kanalbett herausgeholt und so ein beliebtes Naherholungsgebiet geschaffen. (Innovationsfonds-Projekt 2008-24) An einem solchen Teilstück nahe der Teichmattensiedlung in Lörrach Tumringen plante die Stiftung nun ein Wasserwirbelkraftwerk. Bisher arbeiten weltweit nur wenige Anlagen mit diesem innovativen Ansatz, darunter zwei größere in Lettland und der Schweiz. Dabei entsteht in einem speziell geformten Rotationsbecken ein Wasserwirbel, dem eine Turbine Energie entzieht und an einen Generator überträgt, der so Ökostrom produziert. Die Turbine dreht sich zwanzig Mal pro Minute, wobei sich der Widerstand und die erzeugte Strommenge je nach Wasserdruck erhöhen oder verringern. Wirbelkraftwerke arbeiten leise und sind ökologisch verträglich: Fische können sie flussabwärts wie flussaufwärts unbeschädigt passieren.

Ein erster Projektschritt analysierte, ob ein Wirbelkraftwerk am Standort wirtschaftlich und genehmigungsfähig wäre. Dazu erstellten die Projektpartner eine Vorstudie, die Investitions- und Wartungskosten abschätzten, die Umweltverträglichkeit und Finanzierungsmöglichkeiten überprüften und mit dem Ertrag verglichen. Als das Ergebnis positiv ausfiel, baute die Bürgerstiftung dort in Kooperation mit der Stadt Lörrach im nächsten Schritt ein Wirbelkraftwerk. Wirbelanlagen funktionieren bereits bei geringen Höhenunterschieden und können so Standorte nutzen, die sich für herkömmliche Anlagen nicht eignen. Mit der Studie leistete das Lörracher Projekt wichtige Vorarbeit, um die Wasserwirbeltechnologie zu verbreiten und damit weitere Gewässer naturverträglich für Wasserkraftnutzung zu erschließen.

Projektdaten

Projektnummer 2013-12
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Bürgerstiftung Lörrach
Laufzeit Oktober 2012 bis September 2014
Zuschuss 7.000

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Aufbereitung von schwermetallhaltigen Aschen aus Biomasseverbrennungsanlagen
Offenburg

Neue Verwertungswege für Asche aus Biomasseverbrennungsanlagen

Beim Verbrennen von Biomasse zur Wärmeerzeugung entsteht Asche, die teilweise mit Schwermetallen belastet ist. Besonders beim Einsatz von Altholz und nicht naturbelassenen Hölzern ist der Anteil an belasteten Aschen hoch. Bisher müssen Betreiber diese Asche in speziellen Deponien kostenpflichtig entsorgen. Nun erforschte das Projekt der Hochschule Offenburg, inwiefern sich die Asche aus Biomasseöfen als kostengünstige Ersatzstoffe in der Herstellung von Baumaterialien wie Polymerbeton oder Schaumglas eignet. Dieses Verfahren bietet zwei Vorteile: Die Aschen ersetzen Sand, der bisher in der Betonherstellung eingesetzt wird und bei dessen Förderung und Weiterverarbeitung CO2 freigesetzt wird. Außerdem sind die Schwermetalle aus den Aschen in den Baustoffen gebunden und so nicht mehr umweltgefährdend. Während gering belastete Asche schon in der Betonherstellung im Einsatz ist, erprobten die Wissenschaftler diesen Weg erstmals mit problematischen hochbelasteten Aschen. Im Projekt analysierten die Wissenschaftler in einem ersten Schritt die Konsistenz und Bestandteile verschiedener Aschen, insbesondere ihre Belastung mit Schwermetallen und das Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt. Anschließend untersuchten sie, wie die Zugabe von Aschen die Materialeigenschaften von Polymerbeton, Geopolymer, Sinterleichtbaustoffen und Schaumglas beeinflusst. Für die zwei erfolgreichsten Verwertungswege aus diesen vier Varianten berechneten die Forscher anschließend Produktionskosten und Wirtschaftlichkeit im Vergleich mit konventionell hergestellten Produkten. Auch die langfristigen Umweltauswirkungen durch den Einbau der Aschen wurden untersucht. Zusammen mit Partnern aus der Wirtschaft werden nun zwei Verwertungswege im größerem Maßstab angedacht und Vermarktungsmöglichkeiten eroriert. Das Pilotprojekt zeigte damit neue Wege auf, um Biomasseasche dezentral zu verwerten. Mehr Informationen auf dem Flyer und der Webseite der AG Biomasse der HS Offenburg. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: 1.Der Rohstoff Sand kann prinzipiell in Schaumglas, Leichtbeton, Sinterleichtbaustoffen und in Polymerbeton durch Aschen aus der Biomassefeuerung substituiert werden. Dabei werden die Baustoffanforderungen (Druckfestigkeit, Dichte, Aushärtezeit) erreicht. 2.Werden Aschen mit geringen Schwermetallgehalten als Zuschlagstoff bei der Herstellung von Recyclingbaustoffen verwendet, können die Produkte ohne Einschränkung eingesetzt werden. 3.Die Eignung der Asche als Zuschlagstoff für einzelne Verwertungswege hängt von der Feuerungsanlage, der eingesetzten Biomasse, der Art der Aschen und dem Schwermetallgehalt der Asche ab.

PV-Wechselrichter für Mini-PV-Anlagen
Freiburg

PV-Anlagen für die Steckdose

Normal große Solarstromanlagen (PV-Anlagen) bestehen aus mehreren technischen Komponenten, die eine funktionale Einheit bilden. Dazu gehören die meist mehrere Quadratmeter großen Solarmodule, die auf den Dächern oder als Freiflächenanlagen installiert werden, ein oder mehrere Wechselrichter, die den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandeln, die Installationsvorrichtung einschließlich Einspeisungszähler und die Kabelverbindungen zwischen Modulen, Wechselrichtern und der Einspeisestelle. Was eine herkömmliche Solarstromanlage in Groß ist, versucht man bei einer Mini-Anlage in Klein zu realisieren. Es handelt sich dabei um eine kleine, einfache(re) Ausgabe großer Solaranlagen mit ein bis zwei Solarmodulen. Anders als für die großen Anlagen braucht man für diese Anlagen nicht unbedingt ein Solardach, sondern kann sie im Garten, auf der Terrasse, auf dem Balkon, an der Fassade, auf einem Carport oder Garagendach installieren. Installation und Inbetriebnahme der Mini-Anlagen soll besonders einfach sein, wobei die Mini-PV-Anlagen in der Regel nur zur Einspeisung ins Hausstromnetz oder eine kleinere Batterie konzipiert sind. Dazu ist der Wechselrichter der Mini-Anlage meist herstellerseitig integriert, so dass die Anlage darüber direkt an das 230-Volt-Stromnetz der Hausinstallation angeschlossen und der Solarstrom ins Haushaltsstromnetz eingespeist und dort verbraucht werden kann. Das Projekt sollte die technische Realisierbarkeit von Mini-PV-Systemen in der Region demonstrieren. Dabei stehen die Handhabung, die Einsatzmöglichkeiten und die wirtschaftliche Seite der Nutzung von Mini-PV im Fokus. Darüber hinaus wurden Handlungsempfehlungen für die vom Anlagenbetrieb Betroffenen Akteure (Anlagenverkäufer, Netzbetreiber, Vermieter, Feuerwehr, …) erarbeitet. Dazu wurden im Projekt Anwendungsgebiete gesucht, in denen ein Mini-PV-System beispielgebend installiert wurde. Anhand dessen wurden neben einer öffentlichkeitswirksamen Berichterstattung und Maßnahmen zur Aufklärung der interessierten Öffentlichkeit und relevanter Stakeholder, auch mögliche Geschäftsmodelle für die badenova im Hinblick auf Mini-PV geprüft, um eine weitere, aber sichere Verbreitung der Mini-Anlagen zu ermöglichen. Die beispielhaften, unterschiedlichen Anwendungsgebiete (geplant waren eine Aufstellung im Garten, eine Nutzung auf einem Carport oder einer Gartenscheune, eine Montage an einem Südbalkon im Mehrfamilien-Mietshauses, eine Nutzung in einer öffentlichen Einrichtung/Schule, eine Installation in einem Außengebäude der badenova sowie weitere in unterschiedlichen Mietswohnungen) dienten als Testfälle, bei denen auf der einen Seite alle technisch notwendigen Komponenten installiert, sowie dokumentiert wurden und auf der anderen Seite überprüft wurde, ob sich diese Komponenten gemäß der Spezifikation verhalten. Zusätzlich dazu wurde ein mobiles Mini-PV-System zu Demonstrations- und Aufklärungszwecken aufgebaut. Ziel des Vorhabens ist es somit, die Rahmenbedingungen für eine effiziente, reibungsfreie Skalierung der Balkonsolaranlagen zu erörtern und maßgeblich zu unterstützen. Neben der funktionierenden technischen Lösung, gilt es die Prozesse zu optimieren, die Schwachstellen transparent zu machen und Potenziale aufzuzeigen. Denn nur wenn der gesamte Prozess von der Idee einer eigenen Mini-PV Anlage über Kauf, Anmeldung, elektrischer Montage, baulicher Anbringung und Inbetriebnahme möglichst reibungsfrei funktioniert, kann die Technologie das volle Potenzial entfalten. Kaum eine andere Lösung befähigt eine so breite Nutzergruppe ökologisch aktiv in der Energiezeugung mitzuwirken, Strom direkt vor Ort zu erzeugen und so einen Beitrag für eine ökologische Energieerzeugung zu leisten. Das Projekt lieferte durch den gewählten breiten Ansatz und der schon während dem Projekt geplanten Öffentlichkeitsarbeit kontinuierlich Ergebnisse, welche neben den veröffentlichten Zwischenberichten auch auf weiteren Seiten Informationen rund um die Balkon PV Anlagen lieferten. Wie einfach sich eine Balkonsolaranlage anzumelden ist, erklärt Energiepionier Hannes Fugmann anschaulich im Videobeitrag - Balkonsolaranmeldung kurz erklärt! Weiterführende Informationen finden sich unter anderem auf: bnNETZE - Informationen zu der Anmeldung von Balkonsolaranlagen beim regionalen Netzbetreiber. balkon.solar Informationen zu Anschaffungskosten und Installation pvplug.de Übersicht und Bewertung unterschiedlicher am Markt erhältlicher Anlagen Dieses Innovationsfonds Projekt hat sehr viel Aufmerksamkeit bei Endanwendern geweckt, so das bereits andere Städte ebenfalls den Weg zu Balkonsolar ebnen. Die Hochschule Offenburg will nun noch einen Schritt weitergehen und auf diesem Projekt aufbauend, die Mini-PV Anlage um einen Batterie-Kleinspeicher erweitern.

Das KI-BHKW – Datenorientierter Service für intelligent & vorausschauend gesteuerte BHKW
Freiburg

Das KI-BHKW

„Wie stiftet man Mehrwert durch mehr Werte?“ Für das Energiesystem der Zukunft sind traditionelle Ansätze der Wärmebedarfsprognose zu überdenken. In einem gemeinsamen Innovationsprojekt nutzen E-MAKS und NEXT Data Service unter anderem die Daten fernauslesbarer Verbrauchszähler, um mit intelligenten Algorithmen den Einsatz von Blockheizkraftwerken zu optimieren. Das Ökosystem der Wärmebereitstellung wandelt sich hin zu dezentralen Energiezellstrukturen. Dabei rücken Kleinstanlagen und Quartierskonzepte gekoppelt mit Direktvermarktungsmechanismen in den Fokus. Diese zukunftsfähigen Konzepte erfordern sehr viel mehr Flexibilität und Individualität. Damit steigt die Komplexität für Wärmebedarfsprognose und -beschaffung und für den Betrieb der Anlagen im wirtschaftlichen Optimum. In der Konsequenz sind diese neuen Ansätze noch nicht wirtschaftlich. Gemeinsam mit der NEXT Data Service AG widmet sich die E-MAKS GmbH & Co. KG dieser Herausforderung. Die Unternehmen untersuchen gemeinsam die Realisierbarkeit von datengetriebenen Dienstleistungen und entsprechenden Geschäftsmodellen. Dazu entwickeln sie technologische Werkzeuge und intelligente Algorithmen, die sich insbesondere die seit Neustem sehr viel höhere Granularität von Verbrauchsdaten zu Nutze machen. Mit dem Projekt bewerten die Partner die Machbarkeit und Nutzen datengetriebener maschineller Lernverfahren. Diese Verfahren realisieren eine kurzfristige Prognose von Wärmebedarfen für Blockheizkraftwerke (BHKW). Sie werden dabei sowohl Erlöse aus der Stromproduktion als auch die Dynamik der technischen Seite berücksichtigen und Störgrößen, wie z.B. den Einsatz von Pufferspeichern oder unterschiedlichen Verbrauchsszenarien bewerten. Die Partner sind sich sicher: Mit der Nutzung der zunehmend verfügbaren Daten erschließen Akteure in der Energiewirtschaft Datenpotenziale, mit denen sie sich erfolgreich vom Wettbewerb absetzen. Das Vorhaben „ DaS KI BHKW – Datenorientierter Service für KI-gestützte BHKW-Fahrweise “ wird durch den Innovationsfond Klima- und Wasserschutz der badenova gefördert. Dem Projektantrag ist dabei ein intensiver Dialog von NEXT und E-MAKS mit den verbundenen Unternehmen badenova Wärmeplus, Syneco und badenova vorausgegangen. Im Rahmen von „Data Service Ideation Workshops“ diskutierten die Partner die Fragestellung, wie neue Geschäftsmodelle für Data Driven Services auf Basis vorhandener Daten innoviert werden können. Die identifizierten Service-Ideen wurden priorisiert und diese Projektidee für die erste Machbarkeitsprüfung ausgewählt. Basierend auf der Methodik der NEXT wird im Projekt nun innerhalb eines halben Jahres ein sogenannter MVP (minimal viable product) umgesetzt, der mit minimalen Mitteln einen Machbarkeitsnachweis für den gewinnbringenden Einsatz der Daten liefern soll. Untersucht wird auch mit welcher Granularität und durch welche Kombination unterschiedlicher Datensätze eine Optimierung hervorgerufen werden kann. Mit dem agilen Projektmanagement-Ansatz wird das Projekt in kleinen Iterationszyklen und kontinuierlicher Rückkopplung vorangetrieben. Damit werden Projektrisiken früh erkannt und eine flexible Nachsteuerung ermöglicht. Zusätzlich spiegelt das Projektteam monatlich im Management den Fortschritt und entscheidet hier über vorzeitigen Abbruch wegen Zielverfehlung oder Fortsetzung. Das Vorgehen erlaubt einen ressourcenoptimierte Machbarkeitsstudie auf deren Basis über die Skalierung und Weiterentwicklung des Ansatzes entschieden werden kann. Wie ein Wärmenetz optimiert werden kann, damit unterschiedliche dezentrale Wärmeerzeuger möglichst effizient zusammenspielen, wird auch im Zusammenschluss des Wärmenetz Kehl pilothaft umgesetzt, einem anderen ebenfalls vom Innnovationsfonds geförderten Projekt.