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Um den Fledermausschlag an Windenergieanlagen (WEA) zu reduzieren, wird der Betrieb von WEA in Zeiten hoher Fledermausaktivität gedrosselt. Da das hierfür notwendige Regelwerk erst ungefähr 2011 etabliert wurde, laufen alte WEA, d.h. 75 % der aktuellen WEA auf dem deutschen Festland, ohne derartige Betriebssteuerungen zum Fledermausschutz. Wir ermittelten für einen alten Windpark, der im Jahr 2001 in einem ackerbaulich geprägten Umfeld ohne höhere Vegetation installiert wurde, wie viele Schlagopfer an alten WEA potenziell generiert werden. Bei systematischen Schlagopfersuchen konnten wir im August und September 37 Schlagopfer finden. Ein Experiment zur Bestimmung der Kadaverabtragrate zeigte, dass 95 % aller Kadaver innerhalb von 24 Stunden abgetragen wurden. Unter Berücksichtigung der Kadaverabtragrate und der Sucheffizienz schätzten wir, dass mehrere Hundert Fledermäuse im zweimonatigen Zeitraum an den zwei WEA getötet wurden. Aus Vergleichsgründen führten wir identische Untersuchungen an einem neueren Windpark, der mit Betriebssteuerung zum Fledermausschutz betrieben wird, durch. An diesem vegetationsreichen Standort fanden wir im selben Zeitraum keine Schlagopfer an den WEA. Unsere Untersuchung unterstreicht, dass alte WEA ohne Betriebssteuerungen selbst an Offenlandstandorten hohe Schlagopferzahlen generieren können. Hingegen können Betriebssteuerungen an WEA das Schlagrisiko reduzieren selbst wenn diese sich an vegetationsreichen Standorten mit einer erwartungsgemäß hohen Aktivität von Fledermäusen befinden. Die Einführung einer Betriebssteuerung zum Fledermausschutz sollte an Altanlagen möglichst umgehend erfolgen, um die Bestandstückgänge der Kollisionsarten aufzuhalten., Korrespondenz: Christian C. Voigt Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung Berlin, Alfred-Kowalke-Str. 17, 10315 Berlin Tel: +49-30-5168-511 E-Mail: voigt@izw-berlin.de

Wind turbine rotor blades are huge and complex composite structures that are exposed to exceptionally high loads, both extreme and fatigue loads. These can result in damages causing severe downtimes or repair costs. It is thus of utmost importance that the blades are carefully designed, including uncertainty analyses in order to produce safe, reliable, and cost-efficient wind turbines. An accurate reliability assessment should already start during the design and manufacturing phases. Recent developments in digitalization give rise to the concept of a digital twin, which replicates a product and its properties into a digital environment. Model updating is a technique, which helps to adapt the digital twin according to the measured characteristics of the real structure. Current model updating techniques are most often based on heuristic optimization algorithms, which are computationally expensive, can only deal with a relatively small parameter space, or do not estimate the uncertainty of the computed results. This thesis’ objective is to present a computationally efficient model updating method that recovers parameter deviation. This method is able to consider uncertainties and a high fidelity degree of the rotor blade model. A validated, fully parameterized model generator is used to perform a physics-informed training of a conditional invertible neural network. This network finally represents a surrogate of the inverse physical model, which then can be used to recover model parameters based on the structural responses of the blade. All presented generic model updating applications show excellent results, predicting the a posteriori distribution of the significant model parameters accurately. Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz/Energietechnologien (BMWi)/0324032C, 0324335B/EU

PTB-Mitteilungen. Band 132 (2022), Heft 2. ISSN 0030-834X, Mit der Energiewende hat Deutschland sich das Ziel gesetzt, innerhalb weniger Jahrzehnte ein grundlegend neues, nachhaltiges, dezentrales Energiesystem zu schaffen, das nahezu ohne CO2-Emissionen auskommt. Diese Transformation vor dem Hintergrund aktueller geopolitischer Entwicklungen und seiner Auswirkung auf die Energiesicherheit in Deutschland und Europa ist eine Mammutaufgabe. Als nationales Metrologieinstitut will die PTB alle Akteure – von der Industrie über die Politik bis zum Verbraucher – dabei unterstützen. Denn verlässliche Messungen sind die Voraussetzung für Sicherheit, Effizienz und Verbraucherschutz. Bereits heute hat die PTB Mess- und Kalibriermöglichkeiten im Bereich Solar- und Windenergie entwickelt, die zum Teil weltweit einmalig sind. Doch zu einer erfolgreichen Energiewende gehören auch leistungsfähige Übertragungs- und Verteilnetze, Batterien und andere Speicherelemente, der Aufbau von Wasserstofftechnologien sowie Energieeffizienz. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln PTB-Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler auch hier geeignete Messverfahren und Standards. Besonderes Augenmerk liegt auf der Kopplung von Energiesektoren, der Stabilisierung des Stromnetzes und dem Energieträger Wasserstoff, der eine Schlüsselrolle im Energiesystem der Zukunft spielen wird. Das hier vorliegende Heft der PTB-Mitteilungen bietet mit insgesamt acht ausgewählten Fachartikeln einen hervorragenden Überblick über einzelne Aktivitäten und Ergebnisse aktueller Arbeiten der PTB für die Energiewende.

Eine starke Windindustrie in Deutschland ist Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Energiewende und die Erreichung der Klimaziele. Die Branche hat in den letzten Jahren viele Beschäftigte und damit Know-how verloren und befindet sich in einer Umbruchphase. Die Studie fasst die wesentlichen Entwicklungen seit 2017 zusammen. Schwerpunkte der Analyse sind Beschäftigungssituation und -perspektiven, die Arbeitsbedingungen der Beschäftigten sowie die Herausforderungen, die sich Betrieben und Beschäftigten im Kontext von Digitalisierung, Energiewende und sozial-ökologischer Transformation der Wirtschaft stellen.

Deutschland steht vor der Herausforderung sich zügig aus der Abhängigkeit der fossilen Energien zu lösen. Dazu ist ein umfassender Umbau des Energiesystems notwendig. Die Windenergie an Land gehört zu den wichtigsten Erzeugungsquellen, die in großem Maßstab entwickelt werden müssen, um den Energiesektor zu dekarbonisieren. Während die Ausbauziele im Erneuerbaren-Energien-Gesetz 2023 deutlich angehoben wurden, steckt der tatsächliche Zubau der Windenergie in einer Krise. Um den Ausbau zu beschleunigen, wurde bisher viel über die Bereitstellung von Flächen und die Vereinfachung des Genehmigungsverfahrens diskutiert. Aber auch eine Teilerstattung der Gebotskosten kann einen Beitrag leisten, um den Ausbau der Windenergie an Land voranzutreiben. Germany faces the challenge of rapidly breaking free from its dependence on fossil fuels. This requires a comprehensive transformation of the energy system. Onshore wind energy is one of the most important generation sources that must be developed on a large scale in order to decarbonise the energy sector. While the expansion targets were raised significantly with the Renewable Energy Law (Erneuerbare-Energien-Gesetz) 2023, the actual deployment of onshore wind energy remains in crisis. To accelerate the expansion, much has been discussed about providing land and simplifying the approval process. However, this article emphasises that reimbursing bid preparation costs can also contribute to driving the expansion of onshore wind energy.

Der Windenergieausbau an Land wird durch Proteste vor Ortoft verzögert oder gar verhindert. Finanzielle Teilhabe wird in diesem Kontext als Maßnahme diskutiert, um lokale Akzeptanz zu fördern, indem sie das empfundene Gerechtigkeitserlebnis positiv beeinflusst. Aufbauend auf dem Konzept der Energiegerechtigkeit wird in diesem Beitrag untersucht, inwieweit verschiedene Formen der finanziellen Teilhabe geeignet sind, um Kosten und Nutzen besser zu verteilen, um Mitsprachemöglichkeiten zu schaffen und um zu prüfen, wer finanziell teilhaben kann. Neben einer umfassenden Literaturanalyse wurden dazu Interviews mit Planerinnen/Planern und Betreiberinnen/Betreibern von Windenergieanlagen geführt. Diese zeigen, dass finanzielle Teilhabe in verschiedenen Projekten unterschiedlich gut angenommen wird und die präferierte Form der Beteiligung regional unterschiedlich ist. Außerdem erscheint keine Form der finanziellen Beteiligung dafür geeignet, alle Dimensionen der Energiegerechtigkeit anzusprechen, wobei alle Formen unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Die Ergebnisse zeigen daher, dass finanzielle Beteiligung allein nicht in der Lage ist, lokale Akzeptanz zuerhöhen. Sie kann aber in einem Maßnahmenmix als Mittel zur Akzeptanzsteigerung effektiv sein. Onshore wind energy development is often delayed or even prevented by local resistance. Against this backdrop, we discuss financial participation as a measure to promote local acceptance by positively influencing the perceived experience of justice. Building on the concept of energy justice, this paper investigates the extent to which different forms of financial participation are suitable for better distributing costs and benefits, creating opportunities for participation, and examining who can participate financially. In addition to a comprehensive literature review, interviews were conducted with wind turbine planners and operators. These show that stakeholders engage in financial participation to different degrees across different projects and that the preferred form of participation varies from one region to another. Moreover, no model of financial participation appears to be suited to address all dimensions of energy justice, as all models are characterised by certain advantages and disadvantages. Therefore, the availability of financial participation options alone is unlikely to increase local acceptance. Such options can, however, be effective when combined with other measures to increase acceptance.

Das Laserstrahlhybridschweißen ist beim Schweißen von Türmen für Windkraftanlagen eine Alternative zum Unterpulverschweißen von Dickblechen in Mehrlagentechnik und bietet hier ökonomische und ökologische Vorteile. Der industrielle Einsatz des Verfahrens ist jedoch durch prozessspezifische Herausforderungen eingeschränkt. Die im Beitrag beschriebene kontaktlose elektromagnetische Badstütze dient zur Erweiterung des Verfahrenspotenzials im Dickblechbereich >15 mm.

Die vorliegende Projektarbeit ist Teil des Gesamtprojektes, welches die regenerative Energieversorgung der Stadtwerke Roth mittels Solar, Wind, Wasserkraft und mit Biogas befeuerten Blockheizkraftwerken sicherstellt. Dabei wird eine Versorgungssystemauslegung mit zugehöriger Speicherdimensionierung durchgeführt. In dieser Arbeit werden die Windkraft und eine Systembewirtschaftungsstrategie genauer beleuchtet. Bei der Standortermittlung für Windenergieanlagen wurde der Suchradius auf den Landkreis Roth ausgeweitet, da im Bereich Stadt Roth keine Möglichkeit für Neuanlagen besteht. Hierbei konnten mögliche Standorte für Windenergieanlagen ermittelt werden. Ob der Standort für eine Windenergieanlage zugelassen ist, wird im Genehmigungsverfahren entschieden. Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten betragen hier ca. 6,7 m/s. Bei der zukünftigen Energieversorgung werden Neuanlagen im Bereich Windkraft und Photovoltaik benötigt. 92 % dieser übernehmen Windkraftanlagen, 8% übernehmen Photovoltaikanlagen. Die Windkraftanlagen haben hierbei eine Nabenhöhe von 160 m, eine Generatornennleistung von 3 MW und einen Rotordurchmesser von 150 m. Es werden elf Neuanlagen benötigt. Im Gesamtsystem entstehen Stromgestehungskosten von 20,39 ct/kWh. Die Systembewirtschaftungsstrategie errechnet mit Wetterprognosen und Strommarktpreisen eine lukrative Ein- und Verkaufsstrategie für die im Speichersystem gespeicherte Energie. Hierbei ist die Versorgungs-sicherheit der Stadtwerke Roth stets gegeben. Bei einem Strommarktpreis von 150 €/MWh ergäben sich durch die strategische Vermarktung reine Stromgestehungskosten von 7,8 ct/kWh.

Zur Erreichung der Klimaziele ist ein deutlicher Ausbau der Windenergie notwendig. Dies erfordert die Erschlieÿung neuer, geeigneter Standorte für die Errichtung von Windparks. Die Grundlage einer Windparkplanung stellt üblicherweise eine Windmesskampagne dar, in der die Windverhältnisse am jeweiligen Standort bestimmt und das langjährige Windpotenzial abgeschätzt werden. Hierbei besteht Bedarf an e zienten, d. h. kostengünstigen und zeitlich begrenzten Messstrategien, die überdies eine hohe Genauigkeit der Windpotenzialanalyse gewährleisten. Der Einsatz moderner Lidar-Messtechnik bietet hierzu ein groÿes Potenzial, da Lidar-Geräte exibel eingesetzt werden können und eine präzise Messung der Windbedingungen bis auf groÿen Höhen über Grund ermöglichen. Hier knüpft diese Arbeit an. Es werden zwei zentrale Einsatzmöglichkeiten (Messstrategien) mit Lidar analysiert, diskutiert und bewertet. Zum Ersten umfasst dies den kurzzeitigen Einsatz eines Lidars in Ergänzung zu einem Messmast. Um die Messkosten zu reduzieren, wird einerseits die Lidar-Messdauer gering gehalten und andererseits die Höhe des Mastes auf deutlich unterhalb der Zielhöhe (i. d. R. Nabenhöhe der geplanten Anlage) begrenzt. Im Zeitraum, in dem keine Lidar-Messung erfolgt, werden die vom Mast gemessenen Daten vertikal auf den Zielbereich extrapoliert. Dabei können die mit dem Lidar auf der Zielhöhe der Extrapolation gemessenen Daten genutzt werden, um die Vertikalextrapolation der Mastmessung zu verbessern. Die zweite Messstrategie befasst sich mit dem alleinigen Einsatz eines Lidars. Auch hier ist das Ziel, die Lidar-Messdauer gering zu halten (Messung von deutlich unter einem Jahr) und dennoch eine hohe Genauigkeit der Windpotenzialanalyse zu gewährleisten. Aufgrund der zeitlichen Fluktuationen der Windbedingungen sind die gemessenen Windverhältnisse i. d. R. nicht repräsentativ. Die zentrale Herausforderung dieser Messstrategie besteht daher in der Korrektur der gemessenen Daten auf einen Langzeitraum (sog. Langzeitkorrektur). Wie sich zeigt, treten bei beiden Messstrategien saisonale E ekte auf. Diese können mit den (jahres-) zeitlichen Variationen der Windverhältnisse in Zusammenhang gebracht werden sowie der Tatsache, dass jeweils nur ein Ausschnitt des Jahresgangs der Windbedingungen von der Lidar-Messung erfasst wird. Daraus folgt eine Abhängigkeit der Genauigkeit der Vertikalextrapolation bzw. Langzeitkorrektur vom gewählten Messzeitraum des Lidars und es entstehen systematische Fehler. Diese saisonalen E ekte werden in der vorliegenden Arbeit detailliert untersucht und diskutiert. Darüber hinaus werden Verfahren entwickelt und analysiert, welche die systematischen Fehler reduzieren. Damit ist es beispielsweise bereits nach einer Lidar-Messdauer von 60 Tagen möglich, bei einer Vertikalextrapolation von 80 auf 200 m die Unsicherheit im Energieertrag gegenüber einem standardmäÿigen Verfahren (ohne Lidar-Messung) von 16 auf 2 % zu reduzieren. Auch für alle anderen untersuchten Kombinationen von Mast- und Extrapolationszielhöhe ergeben sich nach ähnlich kurzer Lidar-Messdauer bereits deutliche Verbesserungen. Im Rahmen der Analysen zur Langzeitkorrektur wird gezeigt, dass und unter welchen Bedingungen eine deutliche Verkürzung der Dauer einer Messkampagne möglich ist, ohne dass sich die Gesamtunsicherheit signi kant erhöht (z. B. Erhöhung der Gesamtunsicherheit der Windpotenzialanalyse um rund 0,2 Prozentpunkte bei Halbierung der Messdauer von einem Jahr auf sechs Monate). Damit gibt diese Arbeit unter anderem auch Empfehlungen zur Weiterentwicklung der Vorgaben in Richtlinien, nach welchen eine Unterschreitung der Messdauer von einem Jahr aktuell nicht zulässig ist.

Wenn man räumliche Planung verstehen möchte, ist es wichtig, die Selbstverständnisse und beruflichen Identitäten der handelnden Akteure zu kennen. Bislang ist dazu in Deutschland kaum geforscht worden. Der Beitrag basiert auf einem Forschungsansatz, der berufliche Identitäten als Ergebnis des Zusammenwirkens gesellschaftlicher Anforderungen und eigener Handlungen in den Fokus rückt. Es wird gezeigt, welche Rollen Regionalplanern von außen zugewiesen werden und wie Regionalplaner selber ihre beruflichen Identitäten wahrnehmen und daran arbeiten. Anhand von Dokumentenanalysen und autobiographisch-narrativen Interviews wird untersucht, welche Subjektpositionen in schriftlichen Diskursfragmenten, die sich auf Regionalplanung und Windenergie beziehen, zu finden sind, welchen äußeren Anforderungen sich Regionalplaner ausgesetzt sehen, welche Ansprüche sie selber an ihr berufliches Handeln stellen, welche Techniken des Selbst sie praktizieren und welche diesbezüglichen Spannungen sie wahrnehmen. Die Ergebnisse knüpfen an internationale Untersuchungen über planerische Identitäten an und können als Angebot an die Praxis gelesen werden, individuelle Praktiken und Spielräume der Identitätsarbeit zu reflektieren. If one wants to understand spatial planning, then one needs to know about the self-conceptions and professional identities of the key actors. So far, this has hardly been the object of scientific inquiries in Germany. This paper relies on a research design that analyses professional identities as resulting from the interplay of external discursive interpellations and own practices of identity work. It examines the roles, which are assigned to spatial planners at regional level in Germany, and how planners themselves perceive and shape their professional identities. The empirical part uses textual analyses and autobiographic narrative interviews to elucidate subject positions in published documents. It furthermore shows, which discursive interpellations spatial planners see themselves exposed to, which standards and norms they define for their professional work, which techniques of the self they employ und which tensions they perceive in this regard. The results tie in with international research on planners' roles and identities. The findings call on planning practitioners to reflect upon individual practices and existing opportunities of identity work.

Der Ausbau der Windenergie gehört zu den Pfeilern der Energiewende und der klimaneutralen Transformation. Die Europäische Investitionsbank und nationale Förderbanken unterstützen Investitionen in Windparks. Europäische Förderkredite und Garantien werden aber unterschiedlich stark genutzt.

The mitigation of climate change through the transition toward sustainable and efficient energy systems based on renewable energy technologies is one of the greatest challenges of the 21st century pursued by an ever-growing number of individuals, organizations, and societies in large. The extensive financial support of many nations for renewable energies has led to a rapid global spread of these technologies in the last two decades. Nowadays, as renewable energy technologies are maturing, governments tend to implement more market-based support mechanisms in order to scale back financial support, which poses new challenges for all market players. Consequently, in a consolidating market environment, only those players can establish themselves in the market, who have the right information at the right time in order to make the best possible decisions on newly emerging issues. In this context, this thesis demonstrates the high potential of information systems (IS) research on decision support systems (DSS) in making solution-oriented and impactful contributions to affected renewable energy stakeholders by improving the decision-making process through aggregated information. Six consecutive thematic topics are presented and discussed based on several research articles, each addressing a specific challenge of different renewable energy stakeholders by means of quantitative design science research (DSR) on DSS. The thematic spectrum ranges from micro-level challenges of individual renewable energy operators to macro-level challenges of policy-makers. A strong focus is placed on renewable energy finance and policy topics in the field of the wind energy sector. Findings indicate that the role of appropriate and customized DSS is becoming increasingly important for all market players, due to the constantly growing diversity of information and amount of data available in the rapidly digitalizing renewable energy sector. They further point to the strength and necessity of IS research with regard to its integrative function between other research areas and how this property could be used in order to respond to the need for more practical support for decision-makers concerned with environmental and sustainability issues., Die Abschwächung des Klimawandels durch den Übergang zu nachhaltigen Energiesystemen auf Grundlage Erneuerbarer Energien (EE) ist eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Die umfangreiche Förderung vieler Nationen für EE hat in den vergangenen zwei Jahrzehnten weltweit zu einer großen Verbreitung dieser Technologien geführt. Da EE seither immer wettbewerbsfähiger werden, neigen politische Entscheidungsträger vieler Nationen heutzutage dazu, zunehmend marktbasierte Fördermechanismen einzuführen, um die finanzielle Förderung dauerhaft zu reduzieren, wodurch neue Herausforderungen für Marktteilnehmer entstehen. In einem sich konsolidierenden Marktumfeld können sich nur diejenigen Akteure langfristig am Markt etablieren, die über die richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügen. In diesem Zusammenhang zeigt die vorliegende kumulative Dissertation das hohe Potenzial der IS Forschung im Bereich von Entscheidungsunterstützungssystemen (EUS) lösungsorientierte und wirkungsvolle Beiträge gegenüber EE-Marktteilnehmern zu leisten, indem sie deren Entscheidungsprozesse durch aggregierte Informationen verbessert. Sechs aufeinander folgende thematische Abschnitte werden auf Grundlage von Forschungsartikeln vorgestellt und diskutiert und befassen sich jeweils mit der Lösung einer spezifischen Herausforderung eines oder mehrerer Marktteilnehmer mittels quantitativer DSR Methoden. Das thematische Spektrum reicht von mikroskaligen Herausforderungen einzelner EE-Betreiber bis hin zu makroskaligen Herausforderungen politischer Entscheidungsträger. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Windenergiemarkt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Rolle von EUS für alle Marktteilnehmer aufgrund der ständig wachsenden Diversität an Informationen und Datenmengen im sich schnell digitalisierenden EE-Sektor immer wichtiger wird. Sie weisen ferner auf die Stärke und Notwendigkeit der IS Forschung im Hinblick auf ihre integrative Funktion zwischen anderen Forschungsbereichen hin und zeigen auf, wie diese Eigenschaft eingesetzt werden kann, um dem Bedarf an praxisorientierter Unterstützung für Entscheidungsträger zu begegnen.

Die KOFA-Studie 3/2022 untersucht, welche Berufe für den Ausbau der Solar- und Windenergie notwendig sind und wie die Fachkräftesituation aktuell in diesen Berufen aussieht. Die Studie identifiziert 190 Berufe, die für den Ausbau der Solar- und Windenergie benötigt werden. Mehr als die Hälfte der Berufe, die für den Ausbau benötigt werden, sind bereits jetzt eng auf dem Arbeitsmarkt und werden auch in anderen Branchen dringend gesucht. Insgesamt fehlen in den relevanten Berufen 216.000 Fachkräfte. Ganz besonders relevant sind Fachkräfte in der Bauelektrik.

Die Ausbauziele für die Windenergie an Land sind von der Bundesregierung für die kommenden Jahre zuletzt mehr als verdreifacht worden. Gleichzeitig stockt aber seit einigen Jahren der tatsächliche Ausbau der Windenergie in Deutschland. Wesentlicher Hemmschuh für den Ausbau ist, dass zu wenige Flächen für Windenergieanlagen ausgewiesen werden. Um dieses Problem zu lösen, ist nun das Wind-an-Land-Gesetz verabschiedet worden. Dieses gibt den Bundesländern Flächenziele vor, damit bundesweit insgesamt 2 % der Landesfläche für Windenergie ausgewiesen werden. Ein Schritt in die richtige Richtung. Es bleibt aber zweifelhaft, ob das angelegte Zeit-Mengen-Gerüst konform mit den Windenergie-Ausbauzielen des Bundes ist. The expansion targets for onshore wind power have recently been more than tripled by the German government for the upcoming years. Meanwhile, the actual expansion of wind power in Germany has been stalled for several years. A major obstacle to expansion is that too few areas have been designated for wind turbines. To solve this problem, a new law has been passed, the "Windan-Land-Gesetz". It sets explicit land area targets for the federal states to ensure that a total of 2 % of the national territory will be designated for wind turbines. This is a step in the right direction. However, it remains questionable whether the time-quantity framework is in line with national expansion targets.

Methodisches Begleitdokument zur Webapplikation "Photovoltaik- und Windflächenrechner", entwickelt vom Reiner Lemoine Institut für Agora Energiewende mit Unterstützung der Reiner Lemoine Stiftung. Die App ist verfügbar unter: https://www.agora-energiewende.de/service/pv-und-windflaechenrechner/ Weitere Informationen und Kontakt: https://reiner-lemoine-institut.de/pv-windflaechenrechner/ Geodaten der Potenzialflächen: https://doi.org/10.5281/zenodo.6728381

Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung des Virtual Reality (VR) Game MARLA beschrieben sowie erste Evaluationsergebnisse präsentiert. Mit dem VR Game MARLA wird die Fehlerdiagnosekompetenz im Bereich der Elektro- und Metalltechnik trainiert. Zielgruppe sind Aus­zubildende in der Erstausbildung an beruflichen Schulen und Ausbildungszentren. Der Fehlerdiagnoseprozess wird am Beispiel einer Offshore-Windkraftanlage in einem authentischen Setting trainiert. Dabei liegt im Projekt MARLA ein Schwerpunkt auf der theoretisch fundierten Gestaltung der VR Umgebung. Unter Bezug auf den Cognitive-Apprenticeship-Ansatz wurde eine pädagogische Agentin in die Anwendung implementiert, so dass eine optimale Unterstützung und ein Lernen am Modell möglich sind. Die Skalierung von Offshore-Windkraftanlagen auf ihre reale Größe ermöglicht Auszubildenden eine Erfahrung, die in der Praxis nicht ohne weiteres realisiert werden kann. Einen Einblick in den Prototyp gewährt folgendes Video: https://youtu.be/mYPa-_M_kf8

Die Instandhaltung von Windenergieanlagen erfolgt derzeit zumeist reaktiv und bietet damit Potenzial zur Kostensenkung und Steigerung der Anlagenverfu��gbarkeit. Die hierzu notwendige genaue Kenntnis der Anlagenzuverl��ssigkeit erfordert die detaillierte Analyse historischer Instandhaltungsberichte. Daten aus den Instandhaltungsberichten mu��ssen hierzu strukturiert und einheitlich klassifiziert vorliegen. In der Praxis bestehen Einsatzbeschreibungen in Instandhaltungsberichte h��ufig aus Freitexten, existierende Standards bleiben ungenutzt und der vorhandene Datenbestand bleibt aufgrund des hohen Aufwands einer manuellen Aufbereitung unerschlossen. In dieser Arbeit wird ein Digitalisierungsworkflow skizziert, welcher bestehende I Instandhaltungsinformationen nutzbar machen soll. Hierzu werden existierende Verfahren zur Digitalisierung, Informationsextraktion und Klassifizierung vorgestellt und hinsichtlich des Einsatzes im beschriebenen Anwendungsfall bewertet. Diese Verfahren k��nnen zu einem Digitalisierungsworkflow kombiniert werden, um die fu��r eine Instandhaltungsoptimierung notwendige Datengrundlage zu erreichen. Die hier betrachteten Verfahren stammen aus dem Bereich der Optical Character Recognition sowie des Natural Language Processing und der Textklassifikation.

International climate protection goals, shrinking fossil energy reserves and a growing global energy demand require the massive integration of renewable energy sources into the global energy system. The utilization of large wind and solar energy resources in international, climatically and geographically favorable regions in order to supply regions worldwide with high-energy requirements poses the challenge of spatial and temporal discrepancies between energy supply and demand. The use of hydrogen based on renewable energies offers a promising option for meeting this challenge. The objective of this work is the conception and techno-economic evaluation of a worldwide hydrogen infrastructure based on renewable energies to cover a future global hydrogen demand. In this context, it is necessary to calculate the worldwide supply potential of renewably produced hydrogen, to identify the significant cost contributions within the framework of the infrastructure and to determine cost-optimal import pathways. The analysis stands out due a temporally and spatially resolved modeling of the electricity generation from wind and solar energy as well as the domestic supply infrastructure for hydrogen. Subject to defined degrees of expansion of the renewable energy technologies, supply and cost curves for hydrogen result, providing the basis for the hydrogen allocation with the aim of minimizing global overall cost. The determined hydrogen supply potential of 1,590 MtH2 in the investigated preferential regions clearly exceeds the projected global demand range of 244 to 487 MtH2 in 2050. More than 75% of the hydrogen potential in the preferential regions can be provided for costs below 4.00 EUR/kgH2. The resulting import costs are affected only to a minor extent by supply and demand variations and range between 3.00 and 4.50 EUR/kgH2 depending on the import region. From an economic point of view, cost optimal wind energy expansion levels for hydrogen export should be aimed for in all selected strong wind regions. At the same time, a massive expansion of photovoltaics is only advisable in a few sunny and geographically favorable regions such as North Africa and the Middle East. Within the scope of the infrastructure, the relevant cost contributions are attributable to electricity production, electrolysis and overseas transport. The worldwide allocation structure, characterized by regionalization, is due to precisely this transport cost influence. Despite the additional domestic distribution infrastructure, hydrogen imports prove to be a cost-effective alternative to conventional fuels in the German transport sector. The results of this work show that a future global hydrogen demand can be covered by renewable, economically competitive hydrogen imports from international preferential regions.

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021; Aachen : RWTH University Aachen 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme (2022). = Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021, Today, the wind turbine drivetrain concept decision in an early design phase is made based on incomplete information. In addition, it is influenced by the subjective experience of the deciding development engineers. Furthermore, some product lifecycle phases as well as the entire system’s perspective are sometimes neglected. However, the prevailing cost pressure as the strongest driver in wind turbine technology calls for holistic and objectified drivetrain concept decisions in an early design stage.The main objective of this thesis is to develop and apply a holistic assessment framework to conduct structured and comprehensive drivetrain concept comparisons in an early design stage. In order to objectify the decision and to reduce complexity, an additive target system is derived in a systematic way. It takes technical, economic and ecological aspects as well as the preferences of the deciding engineers into account. Parameterizable, physically and empirically based model approaches are developed and validated to allow the quantification of the concept’s performance with respect to different targets. An ideal level of detail is identified and implemented for every drivetrain component and lifecycle phase. The developed method is subsequently applied to derive statements about a concept’s future viability. It is furthermore utilized to give recommendations about design goals and places for improvement of currently available drivetrain concepts. Beyond that, the assessment of innovative drivetrain concepts is assured. The utilization of this newly developed approach in the industry will objectify the design decision and thereby lead to improved drivetrain designs., Published by RWTH University Aachen, Aachen

Im Zuge des anstehenden weiteren Umbaus des Energiesystems in Deutschland wird es erforderlich werden, sukzessive weitere Flächen für die Windenergienutzung an Land bereitzustellen. Der derzeitige regulative Rahmen weist jedoch Defizite aus, welche die entsprechenden Planungen erheblich erschweren und verzögern. Daher werden in diesem Beitrag zur Problemlösung gesetzliche Änderungen vorgeschlagen. Der resultierende neue dynamische Steuerungsansatz setzt auf stufenförmige, optimierte Ausbauwerte im Erneuerbare-Energien-Gesetz, auf denen Grundsatzvorgaben im Raumordnungsgesetzaufbauen. Letztere beinhalten Mindestvorgaben für regionalplanerische Vorranggebiete - auf der Basis einzuführender regelmäßiger Analysen des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung. Bei Einhaltung dieser Werte würde eine angeregte Teilentprivilegierung im Baugesetzbuch greifen, mittels welcher in entsprechenden Regionen auf eine aufwendige und fehleranfällige Konzentrationszonenplanung verzichtet werden kann. Flankierend wird zur Beschleunigung eine Änderung vorgeschlagen, auf deren Grundlage inVorranggebieten eine Genehmigung von Windenergieanlagen rechtssicher auch bei gegenläufigen, noch nicht angepassten kommunalen Konzentrationszonenplanungen erfolgen kann. In the course of the upcoming further restructuring of the energy system in Germany, it will be necessary to gradually provide additional areas for the use of wind energy on land. However, the current regulatory framework shows deficits which make the corresponding planning considerably more difficult and delay. Therefore, legislative changes are proposed in this paper to solve the problem. The resulting new dynamic control approach relies on gradual, optimized expansion values in the Renewable Energy Sources Act, on which the basic requirements in the Spatial Planning Act are based. The latter contain minimum requirements for regional planning priority areas - based on regular analyses to be introduced by the Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung. If these values are adhered to, an encouraged partial deprivation of privilege in the building code would take effect, bymeans of which complex and error-prone concentration zone planning can be dispensed with in corresponding regions. At the same time, a change is proposed to accelerate the process, on the basis of which a permit for wind turbines in priority areas can be carried out in a legally secure manner, even in the case of opposing, as yet unadjusted municipal concentration zone plans.

Die Verfasser*innen gehen in ihrer Pilotstudie zum einen der Frage nach, welches Vorwissen die Schüler*innen zu erneuerbaren Energien (mit dem Schwerpunkt Windenergie) besitzen und zum anderen, ob und inwiefern bestehende Konzepte der Schüler*innen durch eine kurze Unterrichtssequenz verändert werden können. (DIPF/Orig.)

Die Arbeit behandelt Ordnungsprobleme der Windraft. Ausgehend von einer Analyse der Entwicklung des Rechts der erneuerbaren Energien zeigt die Arbeit das bestehende Koordinationsdefizit von Energieerzeugung und -transport auf und führt dies auf die Eigenschaften der Instrumente Planung und Regulierung zurück. Ausgehend davon wird ein Vorschlag zur Neuregelung unterbreitet.

Verification of structures through testing and simulation of subsections is a technique used in structural mechanics. Wind turbine rotor blades are large constructs and their testing demands spatial testing facilities and expensive tooling. The project aims to develop a verification protocol for wind turbine rotor blade using numerical simulation of a subsection, from within the blade. All research conducted is concerning the latest trend in wind turbine design that incorporates smart blades. A transfer scheme is developed, that transfers the loads of the blade (as generated during testing of the complete blade) to a subsection loads (which can be applied via test bench), and vice versa. The required degree of freedoms for a test bench to completely replicate the stress state within the subsection has been determined. The possibility of replication of stress state on a machine, currently present at the “German aerospace centre”, has been ruled out. Furthermore, a methodology to permit replication of the stress state along one axis has been documented. The protocol developed is intended to eliminate spatial and tooling requirement for testing of rotor blades.

The goal of this study is to validate the finite element model of a wind turbine blade based on the results from a test bench. The finite element model, its design discrepancies and the simulated experimental setup are explained. The design and tests were performed in the projects SmartBlades and SmartBlades 2. The following analyses have been carried out for verification purposes. - Flapwise and edgewise extreme bending tests and comparison with global displacement and local strain measurements. There were four bending tests in total - Torsion tests and comparison with global displacement and local strain measurements. There were three torsion tests in total The compared data is analyzed. The effect of variations in load introduction and boundary conditions are studied. Eventually, the wind turbine blade and all data from the load case scenarios are published for further use

Akustische Langzeitmessungen im Umfeld einer WEA zeigen den typischen Tagesgang des hörbaren Schalls auch in entfernteren Positionen zur WEA. Dieser ist geprägt von Umgebungsgeräuschen wie Vogelgezwitscher, Hundegebell und Blätterrauschen und dem in Bodennähe aufkommenden Wind. Das Schallsignal der WEA ist im Ein-Minuten-Ausschnitt innerhalb von einigen Terzbändern erkennbar. Dort sind periodische Signale sichtbar, woraus sich das Signal des 3-Blatt-Rotors mit seiner Umdrehungsfrequenz mittels einer FFT bestimmen lässt. Die Abhängigkeit vom Wetter, wie atmosphärischer Schichtung, und Windgeschwindigkeit wird durch eine Zusammenfassung der FFT-Ergebnisse in Tagesgänge gezeigt.