Mit einem Feldtest hat das Projekt “lokSMART Jetzt” gezeigt: Smart Grids sparen dem Gewerbe Geld. Das teilte das durch das Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des Technologieprogramms IKT für Elektromobilität geförderte Projekt mit. In einem Feldtest sollten drei Unternehmen zeigen, dass sich auch bei gewerblichen Anwendungen lokale Smart Grids effizient und kostensparend betreiben lassen. Dabei sollte es keine Einschränkungen bei Arbeitsabläufen oder Reichweiten der Elektrofahrzeuge geben.

Teilnehmer waren das Planungsbüro Koenzen, „Ihr Bäcker Schüren“ aus Hilden und die Eventgastronomie „VillaMedia“ aus Wuppertal. Neben den Anwendungspartnern haben sich außerdem die Hochschule Osnabrück, die Westsächsische Hochschule Zwickau, die Stadtwerke Hilden und das SenerTec Center dem Konsortium angeschlossen.

Exakte Steuerung

Im Zentrum des mittlerweile beendeten Projekts „LokSMART Jetzt! 2“ standen die lokalen Smart Grids, also ein System intelligenter Stromerzeugung und Stromverteilung. Da der Strom aus erneuerbaren Energien volatil ist, braucht ein solches System exakte Steuerungs- und Regelsysteme für die Anlagen der Photovoltaik, der Windräder, der Kraft-Wärme-Kopplung oder anderer regenerativer Quellen. Zur Speicherung und Abgabe benötige ein solches System zudem schnellladefähige, bidirektionale stationäre und mobile Pufferspeicher. Um diese Speicher richtig zu dimensionieren, wurden die energetischen Bestandssysteme und logistische Anforderungen vorab sehr genau geprüft.

Prototypisch habe das lokale, autarke Smart Grid bei der Bäckerei Schüren funktioniert. Da die Bäckerei in den Abendstunden und vor allem früh morgens produziert und viel Strom fürs Backen und Kühlen braucht, tankt sie tagsüber Energie aus der Sonne, speichert diese und stellt sie über mobile und stationäre Speicher der Produktion zur Verfügung. Die mobilen Speicher der Elektro-Lieferfahrzeuge geben dabei automatisch jeweils nur so viel Strom ab, dass sie am nächsten Morgen die 18 Filialen und einige Grußkunden beliefern können. Die Liefertouren liegen dabei zwischen 45 und 150 Kilometern. Im Sommerhalbjahr deckt die Solarerzeugung mehr als 90 Prozent des Fahrstroms, im Winter rund zehn Prozent.

Mit eigenem Ökostrom backen

Die Bäckerei verfüge über drei Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von insgesamt 154 Kilowatt Spitzenleistung (kWp) als Energiequelle. Außerdem habe es schon sieben Ladestationen für maximal 14 Fahrzeuge auf Basis von Wechselstrom (3,7 kW bis 22 kW) gegeben. Nun seien zusätzlich zwei bidirektionale Outdoor-Ladesysteme mit stationären Pufferspeichern hinzugekommen. So finden sich nun vor der Lieferhalle zwei Ladesäulen, die unidirektionales CCS-Laden und bidirektionales Laden der Projekt-Fahrzeuge ermöglichen.

Strom aus dem E-Auto

Im mittelständischen Ingenieur- und Planungsbüro Koenzen mit seinen zwei Standorten seien zwei Elektro-PKW und ein Elektro-Fahrzeug der VW-Bus-Klasse im Einsatz. Rund 80 Prozent des benötigten Stroms für die Elektrofahrzeuge erzeugten dabei die eigenen Anlagen. Mobilen und stationäre Elektrospeicher lieferten diese Energie. Brauche etwa der Standort Kesselweier zusätzliche Energie in der Werkstatt, so parke ein Elektrofahrzeug am bidirektionalen Stromspeicher und liefere dort Energie ab. So könne dieser Standort auf eine größere Stromleitung verzichten und entlaste so das öffentliche Netz.

Der Feldtest im Planungsbüro Koenzen habe weitere Regel- und Steuerungsmechanismen mit entsprechenden Speicher- und Fahrzeugkomponenten für einen CO2-minimierten PKW-Betrieb hervorgebracht. Zusätzlich sei eine kostenneutrale und CO2-freie Wärmeversorgung der Gebäude mit einem Niedertemperatur-Wärmepumpensystem einschließlich einer Photovoltaikanlage entstanden. Auch dieser Feldtest sei leicht auf andere Gewerbegebäude übertragbar und skalierbar, besonders im ländlichen Raum und urbanen Randlagen.

In der Event-Gastronomie VillaMedia gebe es eine inselnetzfähige Lösung. Dabei pufferten stationäre und mobile Speicher die Energie aus einem Blockheizkraftwerk und Photovoltaikanlagen für Elektromobilität und Gewerbe. Der stationäre Speicher umfasse etwa 100 kWh, im Einsatz befänden sich zudem sechs monodirektionale Elektrofahrzeuge. Der stationäre, bidirektionale Puffer bilde mit dem umfassend angepassten Gesamtsystem ein Inselnetz. So übernehme bei Netzausfall die stationäre Batterie die Energieversorgung. Damit die Batterie länger halte, schalteten sich einzelne Lasten – z. B. sehr energie-intensive Küchengeräte – automatisch aus. Somit könnten sensible Verbraucher, etwa Server, länger mit Batteriestrom arbeiten.

Smart Grids mindern Netzausbau

Bei lokSMART Jetzt! 2 habe sich somit gezeigt, dass eine gezielte und effiziente Nutzung von Energie aus regenerativen Quellen auch im Gewerbe möglich und sinnvoll ist. In stationären Batterien lasse sich bequem elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen speichern. Und die bidirektionale Gleichstromladesäule lade und entlade Elektrofahrzeuge effizient. Dies passiere obendrein dank Gleichstromtechnologie mit hohem Gesamtwirkungsgrad bei geringen Wandlungsverlusten.

Das intelligente, eigens entwickelte Energiemanagementsystem ermögliche zugleich eine automatisierte, bedarfsgesteuerte Bewirtschaftung stationärer und mobiler Speichersysteme. So ließen sich Einspeise- und Lastspitzen abfangen. Somit wirke das Smart Grid-System von lokSMART netzstabilisierend und netzentlastend. Künftig könnten viele lokale Smart Grid-Zellen, die sich wechselseitig unterstützen miteinander verknüpft werden. Dieser zelluläre Ansatz könne dazu beitragen, den Ausbau der Netzinfrastruktur erheblich zu minimieren.

7.8.2020 | Quelle: loksmart | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH

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In Leuna ist der Spatenstich für grünen Wasserstoff in der Chemie erfolgt. Wie das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS mitteilte, geht es dabei um die Elektrolysetest- und -versuchsplattform ELP. Die Pilotanlage werde grünen Wasserstoff zur Herstellung von Grundchemikalien und Kraftstoffen produzieren.

Schon heute sei Wasserstoff einer der wichtigsten Rohstoffe für die mehr als 600 Unternehmen, die das mitteldeutsche Chemiedreieck bilden. Bisher stamme dieser aus fossilen Rohstoffen. Der Ansatz der neuen Pilotanlage setze dagegen auf nachhaltige Quellen. So soll Strom aus Photovoltaik- oder Windkraftanlagen zum Eunsatz kommen, um mittels Elektrolyse Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen. Dieser grüne Wasserstoff stehe dann über den Stoffverbund des Chemieparks den angesiedelten Unternehmen zur Verfügung

„Sachsen-Anhalt bietet dafür ideale Standortbedingungen«, sagt Professor Armin Willingmann, Minister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung des Landes, zum Spatenstich für die Pilotanlage. Das Land erzeuge viel Strom aus erneuerbaren Energien. Zugleich gebe es mit den Unternehmen der Chemieindustrie eine große Nachfrage nach Wasserstoff. Obendrein existiere ein bestehendes Pipeline-Netz und Speichermöglichkeiten. „Wir haben frühzeitig auf diese Technologie gesetzt und sind nun in einer exzellenten Ausgangsposition, um ihre Potenziale für die Wirtschaft in der Region nachzuweisen.“

Bis 5 MW Elektrolyseleistung

Die Fraunhofer Elektrolysetest- und -versuchsplattform ELP verfüge über Labore, Büros und ein Technikum. Es soll dazu dienen, den Betrieb verschiedener Elektrolyseanlagen im Industriemaßstab zu erproben und zu bewerten. Im Außenbereich stehen modular nutzbare Testflächen für Power-to-X- und Power-to-Liquid-Projekte bis 5 MW Anschlussleistung zur Verfügung. Das Zusammenspiel mit der fluktuierenden Stromzufuhr aus erneuerbaren Energien unter realen Betriebsbedingungen stehe dabei ebenso im Fokus wie die Verbesserung der eingesetzten Werkstoffe, die optimale Einspeisung in die bestehenden Gaspipelines und die Entwicklung passender Geschäftsmodelle.

Dr.-Ing. die Wasserstoff- und Kohlenstoffaktivitäten am Fraunhofer IMWS verantwortet, betont die Möglichkeiten, die sich durch die Pilotanlage auch für kleine und mittelständische Unternehmen ergeben können: „Fraunhofer unterstützt mit vielfältigen Aktivitäten den Aufbau einer deutschen Wasserstoff-Wirtschaft. Wenn wir die Chancen in diesem Zukunftsmarkt beherzt ergreifen, können wir Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft stärken und eine Modellregion für eine nachhaltige Industriegesellschaft aufbauen.“ Das sagte Sylvia Schattauer, stellvertretende Institutsleiterin des Fraunhofer IMWS.

Synthetische Kraftstoffe und Basischemie

Mit der Pilotanlage sei es ferner möglich, Daten direkt aus der Anwendung zu erhalten und damit den Betrieb zu optimieren. In assoziierten Projekten werden Verfahren zur Herstellung von Synthesegas über Co-Elektrolyse von Wasser und Kohlenstoffdioxid weiterentwickelt. Neben grünem Wasserstoff können in Leuna so auch Basischemikalien und nachhaltige synthetische Kraftstoffe entstehen.

Die nötigen Kompetenzen in der chemischen Verfahrenstechnik bringe das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in die Zusammenarbeit ein. „Wenn wir neben anderen regenerativen Rohstoffen auch auf grünen Wasserstoff als Rohstoff setzen und die Syntheseprozesse weiter verbessern, wird dies einen erheblichen Beitrag zu einer nachhaltigen Chemieindustrie leisten. Mit der jetzt entstehenden Plattform wollen wir die technisch-ökonomische Relevanz solcher Anlagen nachweisen und im großtechnischen Maßstab den Weg dafür bereiten, dass Grüner Wasserstoff markttauglich wird“. So äußerte sich, Markus Wolperdinger, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, zu dem das Fraunhofer CBP gehört. Die ersten Projekte sollen 2021 starten.

7.8.2020 | Quelle: Fraunhofer IMWS | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH

Berlin. - Der afrikanische Kontinent hat die Marke von einer Million registrierter Covid-19-Fälle überschritten. Angesichts der weiten Verbreitung der Pandemie in Afrika hat die Entwicklungsorganisation ONE Alarm geschlagen. Sie forderte die Regierungen der Welt auf, im Kampf gegen das Coronavirus an einem Strang zu ziehen.

Die Schweizer Firma Blackstone Resources plant den Aufbau einer Serienfertigung für gedruckte Batteriezellen. Es seinen dafür nun einige Meilensteine erreicht, erklärte das Unternehmen, das dazu eine Fabrik in Erfurt aufbauen will. Blackstone habe dazu in die nächste Generation der Batterie-Technologie investiert. Dies beinhalte unter anderen patentierte 3D-Druck Technologien und Forschung für die Massenproduktion von Festkörper-Batterien. Das sorge für größere Energiedichte sowie eine größere Anzahl von Ladungs-Zyklen.

Die heutigen Batterie-Fabriken hätten eine Schwachstelle: Denn deren Batterie-Zellen-Produktion erlaube nur eine Batteriezell-Art. Diese Systeme seien sehr speziell und auch sehr teuer. Die Herstellung sei zudem sehr energieintensiv und mit dem Einsatz gefährlicher Lösungsmittel verbunden.

Blackstone setze dagegen auf eine flexiblere und kosteneffektive Produktionstechnologie, die auf gedruckten Batterien basiere. Sie decke eine große Anzahl von Zell-Formaten ab, indem sie verschiedene Kathoden- und Anoden-Chemikalien verwende. Damit ließen sich Batterien in einem automatisierten Format und im Sekundentakt hergestellen.

3D-Druck von kompletten Batterie-Modulen

Die Firma sehe ferner ein riesiges Potential, um komplette Batterie-Module und -Systeme zu drucken. Das führe zu weiteren wesentlichen Reduktionen von Produktions-Kosten. Blackstone arbeite für die Weiterentwicklung mit der europäischen Forschungs-Gemeinschaft, um die Massenproduktion voranzutreiben. In der EU ist die Batterieforschung ein wichtiges Thema.

Blackstone sei es nun gelungen, die weltweit ersten funktionablen Vollzellen mit dicken, gedruckten Elektroden herzustellen und erfolgreich zu testen. Bei allen gängigen Kathoden-Chemikalien steige die Energiedichte damit um ca. 20%. Zudem basierten beide Elektroden auf umweltfreundlichen, wasserbasierten Bindersystemen. Deren Fertigung sei schadstofffrei und reduziere die Produktionskosten nachhaltig. Ferner sei der Fertigungsschritt des Kalandrierens von Elektroden nicht mehr notwendig. Die notwendige Porosität lasse sich beim Drucken einfach einstellen.

„Das kurzfristige Ziel ist, eine Serienfertigung aufzubauen und damit den Nachweis der Massentauglichkeit zu erbringen.“ Das erklärt Holger Gritzka, CEO der Blackstone Technology GmbH. „Die Planung einer ersten Fertigungsanlage hat bereits begonnen.“ Zusätzlich erprobe das Unternehmen das Drucken von Festkörperzellen. „Mittelfristig werden bei Blackstone Technology komplette Batteriezellen inklusive Gehäuse in sehr hoher Geschwindigkeit gedruckt“, so Gritzka.

Blackstone Resources ist eine börsennotierte Schweizer Firma, die neben der Batterieentwicklung auch in die Exploration der notwendigen Rohstoffe investiert. Die Firma hatte angekündigt, bis 2025 eine Batteriezellenfabrik mit einer Kapazität von 3 Gigawattstunden aufzubauen. Sie zielt damit auf die Automobilbranche und Industrieanwendungen.

7.8.2020 | Quelle: Blackstone Resources | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH

Marktschwärmer ist ein Sozialunternehmen, das mit einer digitalen Plattform direkte Vertriebswege für regionale Erzeuger schafft und Kunden Zugang zu frischen, regionalen Produkten ermöglicht. Mit der Kombination aus Online-Shop und Popup-Bauernmarkt bringen wir Verbraucher und regionale Lebensmittelerzeuger auf ganz neuen Wegen zusammen.Leiter*in eines regionalen WochenmarktesDiese Gemeinschaften (“Schwärmereien”) funktionieren dezentral. [...]

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