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Was wird im Projekt realisiert? − Wer fördert es?

 

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Welche Kompetenzen haben die Partner? − Was sind ihre Aufgaben?

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Stiftungsprofessur für Baumaschinen,
Lehrstuhl und Forschungsstelle

Simulation und Test

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Die Forschungsarbeiten an der Stiftungsprofessur für Baumaschinen der TU Dresden umfassen grundlegende Untersuchungen von Einzelkomponenten bis hin zu komplexen Betrachtungen technischer Systeme sowie ihrer Interaktion mit dem Bediener und der Umgebung. Sowohl die konstruktive Entwicklung als auch die Anwendung neuer Simulationsmethoden gehören zu alltäglichen Aufgaben. Dies schließt die Betrachtung von Steuerungen und Regelungen, numerische Analysen (statisch und dynamisch), die Mehrkörpersimulation bis hin zur Simulation von Erdstoffen mit der Diskreten-Element-Methode (DEM) und lösungsoptimierter Algorithmen mit ein. Erfahrungen mit Schaltungen für elektrische Hochspannungsanwendungen sowie Kenntnisse zur Simulation und Berechnung elektrischer Antriebe liegen ebenso vor.

Umfangreiche domänenübergreifende Kenntnisse bilden die Grundlage für die zielgerichtete Implementierung geeigneter Simulationsmodelle im Rahmen des Forschungsvorhabens DEMIKS. Für ein derartig komplexes System ist die Wahl einer geeigneten Simulationsumgebung entscheidend. Auf Grund der hohen Interdisziplinarität der als Modell abzubildenden Systembaugruppen (RKS, WEA, Steuerung), ist die Nutzung einer Simulationsumgebung, die alle Bereiche abdeckt, essentiell. Die Mitarbeiter der Stiftungsprofessur für Baumaschinen arbeiten seit Jahren intensiv auf diesem Gebiet und können auf umfangreiche Erfahrungen im Bereich der multiphysikalischen Maschinensimulation mit Matlab/Simulink, SimulationX oder Modelica zurückgreifen. Neben maschinentechnischen Fragestellungen werden zunehmend systemtechnische Aufgaben (Programmierung spezieller Anwendungssysteme) gelöst. Besonderes Augenmerk vieler Projekte liegt dabei auf der Steigerung der Energieeffizienz technischer Systeme. Die energetische Bilanzierung komplexer Maschinen und damit einhergehend die energetische Betrachtung von Teilkomponenten sowie die Simulation von Leistungsflüssen gehören ebenfalls zu den Kompetenzen der Professur.

Neben der Modellbildung und Simulation zählen auch die Modellvalidierung und messtechnische Erfassung von Parameterwerten zu den Aufgaben innerhalb des Forschungsvorhabens. Auf diesem Gebiet kann auf langjährige Erfahrungen in der Auslegung, Konstruktion und Errichtung von Prüfumgebungen zur messtechnischen Erfassung technischer Systeme sowie der anschließenden Messdatenauswertung und –interpretation zurückgegriffen werden.

Aufgabe: Projektkoordination, ganzheitliche Systembetrachtung und -simulation

Als Koordinator des Forschungsvorhabens ist die TU Dresden zentraler Anlaufpunkt der beteiligten Projektpartner. Durch ihre Kompetenzen übergreifende Rolle ist die TU Dresden in die technische Entwicklung jeder Systembaugruppe involviert und mit der Klärung sowie Abstimmung der wechselseitigen Schnittstellen betraut. Durch ihren ganzheitlichen Blick auf das System des rotationkinetischen Speichers entwickelt und unterstützt die TU Dresden sowohl auf Komponenten- wie auch auf Gesamtsystemebene konstruktiv, mit den Methoden der Finiten Elemente, durch multiphysikalische Simulationsmodelle sowie mit Steuerungsalgorithmen.

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tu-dresden.de/bft
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thomas.hentschel@tu-dresden.de

IBAF Engineering GmbH,
Spezialist für Baumaschinen, Antriebs-, Förder- und Anlagentechnik

Rotor und Lagerung

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Die IBAF Engineering GmbH versteht sich als Entwicklungspartner in den Bereichen Baumaschinen, Antriebs-, Förder- und Anlagentechnik. Dabei agiert IBAF Engineering GmbH nicht nur als verlängerte Werkbank, sondern als Problemlöser und beratender Partner.

In zahlreichen Projekten wurden in Zusammenarbeit mit Kunden problemspezifische Lösungen entwickelt, wobei die IBAF Engineering GmbH je nach Kundenwunsch sowohl in der Rolle eines Berechnungsdienstleisters auftritt, als auch die Entwicklungsverantwortung für Gesamtsysteme übernommen hat.

Speziell bei der Entwicklung von Großantrieben für Windenergieanlagen, Bau- und Miningmaschinen sowie Schienenfahrzeugen konnte die IBAF aufgrund ihrer langjährigen Tätigkeit umfassende Methodenkompetenzen aufbauen. Diese umfassen neben der Ermittlung von Last- und Bewegungskollektiven für antriebstechnische Komponenten auch die ganzheitliche schwingungstechnische Optimierung durch starrkörperkinetische und elastokinetische Simulationen sowie die einsatzgerechte Komponentenauswahl und Schnittstellenoptimierung.

Ergänzt werden diese Methodenkompetenzen durch produkt- bzw. branchenspezifisches Wissen bezüglich der zu erwartenden Betriebsbedingungen sowie gesetzlicher Rahmenbedingungen und Vorschriften.

Insbesondere in den Bereichen Festigkeitsanalyse, Strukturoptimierung sowie Tribologie und Verschleißanalyse wurden gezielt Kompetenzen aufgebaut und Personalentwicklung betrieben.

Aufgabe: Auslegung und Berechnung von Rotor und Lagerung

Der Rotor ist die zentrale Komponente des rotationskinetischen Speichers, der Ausschlag gebend für die erreichte Kapazität des Speichers ist. Die IBAF GmbH ist mit der Auslegung und Berechnung des mehrere Dekatonnen schweren Rotors befasst. Die besonderen Herausforderungen der Rotorentwicklung liegen in der Dimension des Rotors und den Forderungen nach einer möglichst hohen Speicherkapazität, die an die Grenzen des Rotormaterials gehen.

In Erweiterung zum Rotor ist die IBAF GmbH mit der Auslegung der Lagerung betraut, die die Prozesslasten des Rotors aufnimmt und in den Stator ableitet.

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www.ibaf-engineering.de
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s.mieth@ibaf-engineering.de

SKM GmbH,
Sondermaschinen- und Anlagenbauer

Stator und Erprobung

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Die SKM GmbH ist ein Produzent von Sondermaschinen und fördertechnischer Ausrüstungen für verschiedene Branchen: den Bergbau, die Baustoffindustrie, die Recyclingtechnik, den Fahrzeugbau und die Kraftwerkstechnik.

Mit seinen Wurzeln in der Tagebautechnik hat das Unternehmen in über 20 Jahren unzählige Projekte vor allem im Handling von Schüttgütern und Stückgütern erfolgreich durchgeführt. Mittlerweile sind die Maschinen und Komponenten von SKM in über 20 Ländern der Erde vertreten. Vor allem im Baustoffbereich hat sich SKM durch andere Unternehmen und Beteiligungen verstärkt und kann so durch Synergien im Rahmen der SKM Group spezielle Lösungen für seine Kunden erarbeiten und anbieten.

Insbesondere im Sondermaschinenbau hat sich die SKM GmbH stark profiliert. Vorteil ist, dass der gesamte Prozess von der Entwicklung über die Fertigung, Montage und Inbetriebnahme am Hauptsitz in Boxberg/O.L. stattfindet und so Schnittstellen zugunsten des Kunden minimiert werden. So entstehen nach der Devise „No ordinary engineering“ maßgeschneiderte Sonderlösungen für sehr spezielle Herausforderungen. Jede Komponente, jede Maschine ist ein Unikat und nur für den Kunden bzw. seine Anforderungen gemacht. Durch die branchenübergreifenden Tätigkeiten im Sondermaschinenbau ist bei der SKM GmbH bereits viel Spezialwissen in der Entwickelung und im Bau von Sonderkonstruktionen vorhanden.

Dabei spielt oft die flexible und unkomplizierte Einbindung einzelner Bauteile oder auch ganzer Baugruppen in immer komplexere Gesamtsysteme eine große Rolle.

Auch auf diesem Gebiet der Komponentenintegration verfügt SKM über zahlreiche Erfahrungen. SKM fertigt am Standort Boxberg/O.L. vom einfachen Schweißteil bis zu hochkomplexen Stahlkonstruktionen mit dynamisch hochbelasteten Schweißnähten für große Tagebaugeräte und für fördertechnische Anlagen aller Art. SKM übernimmt die Fertigung von Serien wie auch Einzelstücken und montiert auch ganze Baugruppen. Dabei werden elektrische, pneumatische oder hydraulische Komponenten sowie Sensorik und Steuerungen verbaut.

Als anerkannter Schweißfachbetrieb führt die SKM GmbH alle Schweißarbeiten an allgemeinen Baustählen und Feinkorn-Baustählen bis S 960 QL nach der DIN EN 1090 der EXC 3 (ehemals großer Eignungsnachweis nach DIN 18800-7) aus. Als ein nach DIN ISO 9001:2008 zertifiziertes Unternehmen verlassen SKM nur Komponenten, Baugruppen und Maschinen, die die hausinterne Qualitätskontrolle durchlaufen und bestanden haben.

Aufgabe: Konstruktion, Fertigung, Vor- und Hauptmontage des Stators

Den Rahmen des rotationskinetischen Speichers bildet der Stator, der die Eigen- und Prozesslasten der Systembaugruppen, wie Rotor und E-Maschine aufnimmt und in das Fundament einleitet. Die SKM GmbH konstruiert und fertigt den Stator, der dem Rotor in Masse und Dimension mehr als ebenbürtig ist.

Ein wesentliches Ziel ist die Errichtung des Speichers unter in-situ Bedingungen in einem Windpark. Die SKM GmbH übernimmt dabei die Vorortmontage der mehrere Tonnen wiegenden Teilstrukturen des rotationskinetischen Speichers.

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www.skm-group.com
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ulrike.bauch@skm-group.com

Adenso GmbH,
Spezialist für Vakuumtechnik, Waferhandling, Rolle-zu-Rolle und Automation

Vakuumkammer und -anlage

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ADENSO ist ein unabhängiger Technologieentwickler und Spezialist für alle Arten von Hochvakuum-Anwendungen, angefangen vom Forschungssektor mit eher geringen Substrat­abmessungen aber enormer Prozessvielfalt, bis hin zu industriellen Produktionsanlagen mit Bauteilabmessungen > 1 m3, wobei bisher als Substrate Kunststoffe, Metalle und Keramiken zum Einsatz kamen.

Neueste Entwicklungen befassen sich mit der Prozessierung von flexiblen Gläsern. Besonderes Know-how besteht in den Bereichen Substrathandling und R2R, wo Adenso mit eigenen Produkten erfolgreich im Markt präsent ist.

Aufgabe: Konstruktion und Auslegung der Vakuumkammer und -anlag

Die hohe Umfangsgeschwindigkeit des Rotors nahe der Schallgeschwindigkeit erzeugt hohe Reibungsverluste mit der umgebenden Luft, die durch die Implementierung eines lokalen Hochvakuums reduziert werden.

Die Adenso GmbH konstruiert die dafür erforderliche Vakuumkammer unter Berücksichtigung der angrenzenden Systembaugruppen, wie Rotor und Stator. Neben der Rotor umschließenden Vakuumkammer legt die Adenso GmbH die zur Vakuumerzeugung notwendige Vakuumpumpentechnik auf die Erfordernisse am rotationskinetischen Speicher aus.

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www.waferhandling.solutions
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info.adenso.de

BITSz electronics GmbH,
Spezialist für Antriebstechnik, Leistungselektronik, Embedded Systems und Automation

Elektrik und Elektronik

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BITSz electronics ist ein Produzent und Dienstleister für elektronische Systeme, vor allem im Bereich der elektrischen Antriebstechnik und von leistungselektronischen Sonderlösungen. Hierfür werden bisher regelmäßig elektrische und elektromagnetische Auslegungen im Leistungsbereich bis 100 kW vorgenommen. Die Auslegungen werden zu Systementwürfen weiterentwickelt und für komplexe Anwendungen zunächst im virtuellen Modell erprobt, wobei bisher keine Einbindung dynamischer mechanischer Modelle erfolgt. Für die konstruktive Umsetzung von Antriebssystemen bzw. von Modifikationen an Antrieben sowie für mechanische Schnittstellen gibt es umfassende Erfahrungen mit Solid Edge STR. Für die prototypische Umsetzung wird bisher auf die Einbindung von Zerspanungstechnologien mittels CAM Works gesetzt. Kompetenzen für die additive Fertigung werden z.Zt. aufgebaut. Die softwaretechnische Umsetzung von Steuerungsfunktionen für Stromrichter erfolgt im Antriebsbereich bisher über eine komplette Systementwicklung, d.h. alle Steuerungsfunktionen und die Hardware werden selbst entwickelt, wobei die präferierte Plattform dafür FPGA ist. Für die Entwicklung von Funktionen liegen Erfahrungen mit Quartus (VHDL) und diversen Systemen für die SPS Entwicklung vor.

Für die Erprobung stehen derzeit verschiedenen Antriebsprüfstände bis zu 50 kW Leistung zur Verfügung. Diese beinhalten Spanngrundelemente, mechanische Adaptionen, Drehmoment- und Drehzahlmesstechnik, Antriebs- und Bremsmaschinen, Gleichspannungs- und Drehstromversorgungen, Leistungsnetzteile, elektronische Lasten und Leistungsmesstechnik. Prüfabläufe können bedarfsweise automatisiert werden. Hierzu wird am Markt etablierte Software genutzt.

Aufgabe: Entwicklung und Fertigung der Elektrik und Elektronik

Die Regelung der Leistungsflüsse zwischen Windparknetz und Speicher sowie ihre Wandlung zwischen elektrischer und mechanischer Leistung wird von Leistungselektronik und –maschinen übernommen, die von der BITSz electronics GmbH ausgelegt werden. Sie entwickelt und fertigt zudem den Steuerrechner des Speichers mit den notwendigen Sensor- und Kommunikationsschnittstellen.

Ergänzung zur Hardware ist die BITSz electronics GmbH mit der softwareseitigen Kopplung des Steuerrechners mit dem Frequenzumrichter sowie der Implementierung des Steuerungsalgorithmus auf dem Steuerrechner befasstt.

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d.sieber@bitsz.de

WSB Service Deutschland GmbH
Service-Spezialist rund um Windenergieanlagen

Windkraft-
anlage

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Die WSB Service Deutschland GmbH ist seit dem Jahr 1999 Technischer Betriebsführer für Windenergie- und Photovoltaikanlagen sowie Umspannwerke. Wir betreuen mehr als 300 Erneuerbare Energien Anlagen mit einer installierten Nennleistung von 500 MW. Darüber hinaus sind wir Partner für die Technische Due Diligence sowie bei der Direktvermarktung und beraten in allen Fragen des Arbeitsschutzes bis zur Erstellung von Gefährdungsbeurteilungen und Betriebsanweisungen.

Als Technischer Dienstleister sind wir ständig auf der Suche nach innovativen Ideen, die wir für unsere Kunden verwirklichen können. Die RKS-Technologie hat - nicht nur in Windparks – langfristig Potenzial, Erneuerbare Energien besser als bisher in das Stromnetz zu integrieren.

Durch Innovationen schaffen wir es, für unsere Kunden stets die höchstmöglichen Erträge zu sichern und einen reibungslosen Anlagenbetrieb zu gewährleisten. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung wissen wir, welche Faktoren für einen erfolgreichen und rentablen Betrieb entscheidend sind.

Für unseren Erfolg setzen wir auf langfristige und nachhaltige Kooperationen. Die WSB Service Deutschland GmbH ist aktives Mitglied im Betriebsführerbeirat des Bundesverbandes Windenergie und engagiert sich sozial in der Stiftung „Zukunft schützen“. Ein nach ISO 9001:2008 zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem unterstreicht unseren eigenen Anspruch.

Aufgabe: Anschluss des Speichersystems im Windparknetz

Ein wichtiges Ziel des Forschungsvorhabens ist der Betrieb des rotationskinetischen Speichers in Verbindung mit Windkraftanlagen. Die WSB Service GmbH ermöglicht den Zugang zum Windpark und übernimmt den technischen Anschluss des Speichersystems im Windparknetz sowohl leistungs- wie auch regelungstechnisch.

Neben dem technischen Zugang zum Windpark untersucht die WSB Service GmbH in Abstimmung mit Netzbetreibern mögliche Vermarktungsziele und die daraus resultierenden Anforderungen an den Speicher.

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g.schmidt@wsb-service.de

Bundesministrium für Wirtschaft und Energie,
Initiator von Erneuerbare-Energie-Vorhaben

Förderung und
Management

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Das Vorhaben Rotationsmassenspeicher in Verbindung mit Windkraftanlagen (DEMIKS) wird auf Grundlage des 6. Energieforschungsprogramms "Anwendungsorientierte nichtnukleare FuE" im Bereich "Energiespeicher" gefördert (FKZ 03ET6102).

Die Motivation für die Fördermaßnahme erläutert das Bundesministrerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) auf seiner Webseite wiefolgt:

"Der von der Bundesregierung bis zum Jahr 2050 geplante Umbau der deutschen Energieversorgung auf Basis hoher Effizienz und weitgehender Nutzung erneuerbarer Energien ist nur durch erhebliche technologische Innovationen in nahezu allen Komponenten des Energiesystems erreichbar. Die Energieforschung ist aus diesen Gründen ein strategisches Element der Energie- und Wirtschaftspolitik bei der Gestaltung der Energiewende. Mit der Neuausrichtung der Energiepolitik ergeben sich somit auch neue und weiterführende Prämissen für die Energieforschungspolitik der Bundesregierung insbesondere im anwendungsorientierten Bereich."

"Vor diesem Hintergrund bündelt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) seine Maßnahmen in der nichtnuklearen Energieforschung und treibt die systemorientierte Weiterentwicklung des 6. Energieforschungsprogramms voran. Dabei wird die gesamte Energiekette abgebildet, von der Energiebereitstellung und -umwandlung über den Transport und die Verteilung einschließlich Speicherung bis hin zum Energieeinsatz in verschiedenen Sektoren."

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www.bmwi.de
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../föerderschwerpunkte
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../6-energieforschungsprogramm

Projektträger Jülich │ Forschungszentrum Jülich GmbH,
Forschungsmanagement

Förderung und
Management

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Der Projekträger Jülich unterstützt als Partner von Bundesministerien und anderen öffentlichen Auftraggebern die Umsetzung von Forschungs- und Innovationsförderprogrammen. Er ist als weitgehend selbständige Organisation in der Forschungszentrum Jülich GmbH angesiedelt.

Sein Profil erläutert der Projekträger Jülich auf seiner Webseite wiefolgt: "Als einer der führenden Projektträger Deutschlands sind wir Partner der öffentlichen Hand in Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Mit unserer Expertise im Forschungs- und Innovationsmanagement unterstützen wir unsere Auftraggeber in Bund und Ländern sowie die Europäische Kommission bei der Realisierung ihrer förderpolitischen Zielsetzungen. Für unsere Auftraggeber setzen wir Forschungs- und Innovationsförderprogramme um, die zielgenau auf ihre Anforderungen und den gesellschaftspolitischen Bedarf ausgerichtet sind. Wir integrieren dabei nationale und europäische Förderung – für einen wettbewerbsfähigen Forschungs- und Innovationsstandort Deutschland in einem gemeinsamen europäischen Forschungsraum."

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www.ptj.de

 

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