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DKE  Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

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21.06.2016 19 0

INS-Projektübersicht 2010

Bewertung des Energieertrages von Photovoltaikmodulen

Förderzeitraum: 2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum: 2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit eines Photovoltaikmoduls (PV-Modul) wird bisher hauptsächlich die Nennleistung herangezogen (gemessen bei Standardtestbedingungen, engl: Standard Test Conditions, STC). Diese bestimmt auch vorrangig den Verkaufspreis der Module, da er immer auf die Nennleistung bezogen wird.

Die Nennleistung ergibt sich aus dem Umwandlungswirkungsgrad unter STC, die jedoch während der Betriebszeit der PV-Anlage nur selten auftreten. Der Nennwirkungsgrad erlaubt somit eine Aussage über den

Platzbedarf der PV-Anlage für eine bestimmte zu installierende Nennleistung. Er erlaubt jedoch nur sehr eingeschränkte Aussagen zum zu erwartenden Ertrag der Module pro installierter Leistungseinheit. Module gleicher Nennleistung können sich im Betrieb unterschiedlich verhalten und damit nicht identische Erträge liefern.

Ziel des Normungsprojektes ist die Erstellung einer Norm zur Ermittlung von Performance-Kennwerten von PV-Modulen, die dem Käufer einen belastbaren Vergleich zwischen verschiedenen PV-Modulen gleicher oder unterschiedlicher Zelltechnologie ermöglichen. Gerade mit der zunehmenden Verbreitung von Dünnschichttechnologien ist die Vergleich­barkeit anhand des Merkmals Nennleistung nicht mehr gegeben, da sich das Betriebs­verhalten sehr von kristallinen Modulen unterscheiden kann.

Der PV-Markt befindet sich zur Zeit in einem Übergang vom Bieter- zum Käufermarkt, d. h. das Angebot an PV-Modulen übersteigt die Nachfrage. Vor diesem Hintergrund muss die Entscheidungsfindung des Käufers durch verlässliche Vergleichskriterien für die Güte von PV-Modulen unterstützt werden.

Die deutschen Modulhersteller müssen sich im konsolidierenden globalen PV-Markt durch Qualität von der Konkurrenz absetzen. Innovative Techniken, welche einen hohen Wirkungsgrad auch bei stärkerer Abweichung von den Nennbedingungen liefern (Dünnschichttechnologie, Hochleistungszellen), können ihre Vorteile gegenüber Standardmodulen anhand der elektrischen Kennwerte, deren Angabe durch die aktuelle Datenblattnorm vorgeschrieben wird, nicht herausstellen. Die Bewertung der Produktqualität unter Betriebsbedingungen kann nur durch Fortschritte in der Normung erreicht werden.

Darstellung der Informationsmodelle von IEC 61850 und IEC 61400-25 in UML und Harmonisierung mit CIM

Förderzeitraum:  18 Monate

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  18 Monate

Projektstart: Januar 2010

Die international anerkannten Normenreihen IEC 61850 und IEC 61400-25 definieren viele Informationsmodelle für energietechnische und allgemeine Anwendungen von der Energieerzeugung über den Transport und die Verteilung bis hin zur Kundenschnittstelle. Die formale Definition erfolgt in einfacher Tabellenform. Hunderte solcher Tabellen sind mittlerweile in einer Reihe von Normen verschiedener Technischer Komitees (IEC/TC 17, IEC/TC 57 und IEC/TC 88) in Form von Textdokumenten (PDF oder Papierform) ver­öffentlicht. Mit den zunehmenden Erweiterungen und Anwendungen der Normen ist es nur noch mit unverhältnismäßig hohem manuellem Aufwand möglich, die Fülle der Modelle über die Grenzen einzelner Gruppen untereinander und mit CIM (IEC 61970-301) konsistent zu halten.

Mit der Anwendung der höheren Modellierungssprache UML (die auch bei CIM angewendet wird) ist eine toolbasierte Konsistenzprüfung der Informationsmodelle möglich und die Harmonisierung der Modelle von CIM ist erheblich erleichtert.

Die innovativen Energiemanagementsysteme deutscher KMUs können auf diesem Weg maßgeblich vom Erfolg der Normenreihen IEC 61850 und IEC 61400‑25 partizipieren, weil mit den harmonisierten Modellen für den primär horizontalen Informationsaustausch (IEC 61850 und IEC 61400-25) mit den Modellen der Netzleitstellen (CIM) der horizontale Informationsaustausch verschiedener Ebenen vertikal einfach verbunden werden kann. Mit diesem harmonisierten Informationsmodell können alle wichtigen Anwendungen in der elektrischen Energieversorgung Informationen beschreiben und einheitlich austauschen.

Entwicklung von Messverfahren und Analysemethoden für die Messung von Umweltbedingungen zur Nutzung der Meereswellen- und -strömungsenergie

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Weltweit befinden sich mehr als hundert Meeresenergieanlagen unterschiedlicher Konzepte zur Nutzung der Wellen- bzw. Strömungsenergie der Meere in der Entwicklung. Nur wenige Anlagen haben bisher eine kommerzielle Größe und einen industriellen Entwicklungsgrad erreicht. An vielen sehr verschiedenen Standorten sind Demonstrations- und Pilotvorhaben geplant. Es bestehen demgegenüber aber noch erhebliche Unsicherheiten bei der Charakterisierung von Standorten im Hinblick auf die Wellenspektren und Meeresströmungen. Insbesondere sind Wechselwirkungsphänomene zwischen Wellen, Wind, Strömungen und Turbulenz bisher nicht Bestandteil der Untersuchungen von Standorten und der Entwicklung von Anlagenkonzepten. Mithilfe eines neuen Messkonzeptes können zeitlich und räumlich besser aufgelöste Strömungsfelder und Wellen synchron ermittelt werden. Hierzu ist die Implementierung von Analyseverfahren erforderlich, die es erlauben, überlagerte Wellen, Strömungen und Turbulenzanteile aus den Messergebnissen zu separieren und so eine Charakterisierung des Standortes, eine detaillierte Vermessung der Anlagencharakteristik sowie eine Optimierung der Betriebsweise durchzuführen.

Ziel des geplanten Vorhabens ist es, die bestehenden Unsicherheiten bei den Umweltbedingungen von Meersenergieanlagen sowie bei der Ermittlung der Anlagencharakteristik erheblich zu reduzieren und damit die Entwicklung von Normen im IEC/TC 114 (DKE/GK 385 „Meeresenergie-, Meeresströmungs-, Wellen- und Gezeiten-Kraftwerke“) zu unterstützen.

Gepulste Strahlung im Strahlenschutz

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

In Zukunft müssen neue elektronische Dosimeter und geeignete Prüfverfahren entwickelt werden, damit der Strahlenschutz auch in gepulsten Feldern ionisierender Strahlung sicher­gestellt werden kann. Die Messtechnik für den Strahlenschutz basiert bisher auf Dosimetern, die für kontinuierliche Strahlung entwickelt und geprüft wurden. In den letzten Jahren hat sich jedoch in allen Bereichen, d. h. Medizin, Industrie und Forschung, ein Wandel hin zu gepulsten Feldern vollzogen. Inzwischen arbeiten ca. 70 % der beruflich strahlenexponierten Personen in gepulsten Feldern. Orientierende Messungen in diesen Feldern mit den bisher gebräuchlichen elektronischen Dosimetern zeigen, dass die bisher bewährten Messgeräte erhebliche Defizite aufweisen oder sogar völlig versagen können. Damit ergibt sich für die exponierten Personen ein erhöhtes Gefährdungspotenzial.

Ziel des Projektes ist es, ein innovatives Konzept für die Normung und Standardisierung sowie die Prüfung von Strahlenschutz-Dosimetern für den Bereich gepulster Strahlung zu entwickeln und hieraus eine internationale Norm zu erarbeiten. Ein solches Konzept liegt bisher weder national noch international vor und damit gibt es auch für die Industrie keine Zielvorgabe für die Entwicklung von Strahlenschutz-Dosimetern in gepulsten Strahlenfeldern. Für die Entwicklung des Konzeptes ist es von elementarer Bedeutung, eine Kommuni­kationsplattform zwischen Herstellern, Anwendern und Genehmigungsbehörden aufzubauen, denn bei allen diesen Beteiligten gibt es erhebliche Informationsdefizite.

Der erwartete Nutzen liegt zum einen bei der deutschen Industrie, die durch die Kommunikationsplattform frühzeitig in die Lage versetzt wird, zielgerichtet die fehlenden Dosimeter zu entwickeln. Zum andern lässt sich damit bei den etwa 300.000 beruflich strahlenexponierten Personen deren Strahlenschutz durch geeignete elektronische Dosimeter in Zukunft besser sicherstellen. Auch die Genehmigungsbehörden benötigen geeignete elektronische Ortsdosimeter, um zum Beispiel bei Kontrollbereichen jederzeit die Einhaltung der Grenzwerte zu überprüfen. Die internationale Norm soll das hohe deutsche Strahlenschutzniveau auch für den Bereich der gepulsten Strahlung international sicherstellen.

Nanotechnologie-Standardisierung für elektrische und elektronische Produkte und Systeme

Förderzeitraum: 2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum: 2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Die langfristige strategische Zielsetzung des Normenausschusses DKE/K 141 ist die Förderung der Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands durch eine führende Rolle in der Nanoelektronik-Standardisierung. Entsprechend ihrer Verantwortlichkeit in der internationalen Normung konzentrieren sich die Aktivitäten der DKE in der Nanotechnologie auf den Bereich der Elektrotechnik, wie er international von der IEC vertreten wird. Darüber hinaus werden Aspekte im Bereich der Schnittstelle zur allgemeinen Normung über eine enge  Kooperation mit den Gremien bei DIN und ISO berücksichtigt. Mit der Übernahme des Sekretariats IEC/TC 113 „Nanotechnology standardization for electrical and electronic products and systems“, die in der ersten Phase des INS-Projektes 2006/2007 gefördert wurde, hat die DKE einen wichtigen Erfolg bei der Umsetzung ihrer Gesamtstrategie erzielt. Die dadurch erreichte Position wurde durch die Umsetzung eines ersten Normungsvorhabens (unter deutscher Leitung) und die Aktivitäten zur Erstellung einer Roadmap zur Standardisierung in der Nanotechnologie im INS-Projekt 2008/2009 ausgebaut. Im Rahmen der Projektphase 2010/2011 sollen von deutscher Seite neue Normungsvorhaben eingebracht und umgesetzt werden, die sich aufgrund der Weiterentwicklung der Technologie und der Nanotechnologie-Standardisierung als notwendig herausgestellt haben und für den langfristigen Erfolg der bisherigen Arbeit erforderlich sind. Besonders hervorzuheben sind dabei ein neuer Teil zur Ergänzung der Terminologienorm IEC/ISO 80004 mit elektrotechnischen Begriffen der Nanotechnologie sowie der Einstieg in die Normung im Bereich nanoskaliger Einflüsse auf die Zuverlässigkeit elektronischer Produkte und Systeme. Dem Thema Zuverlässigkeit kommt in einem Gebiet mit etabliertem hohen Qualitätsniveau wie der Elektronik eine Schlüsselrolle für den wirtschaftlichen Erfolg der neuen Technologie zu. Dabei ist der Ausbau der Prozessbeherrschung inklusive der genauen Kenntnis der Fehlermechanismen und der Entwicklung von darauf aufbauenden standardisierten Zuverlässigkeitsprüfungen eine unabdingbare Voraussetzung für die Integration der Nanotechnologie in Elektronikprodukte mit hohem Qualitätsstandard. In der Projektphase 2010/2011 sollen die nötigen Grundlagen und Vorarbeiten für die Entwicklung von Standards für Zuverlässigkeitsprüfungen gelegt werden. Dabei ist sicherzustellen, dass eine Zusammenarbeit mit den anderen IEC-Komitees stattfindet und die Nutzung des dortigen Know-Hows (und existierender Standards) erfolgt. Im engen Zusammenhang mit der Etablierung von standardisierten Zuverlässigkeitsprüfungen steht die Forcierung des Konzepts der Key Control Characteristics, die quasi das Rückgrat eines Qualitätskonzeptes bilden, das auf einer an den zu erzielenden Produkteigenschaften ausgerichteten Prozessbeherrschung beruht. Im Rahmen dieser Arbeiten sollen auch Wissenschaftler ihre Ergebnisse daraufhin prüfen, ob sie für Normen im Bereich der Zuverlässigkeit relevant sind, und sie sollen zudem motiviert werden, sich an der Normungsarbeit zu beteiligen. Die deutsche Wirtschaft und insbesondere die kleinen und mittleren Unter­nehmen und Start-Ups, die diese Untersuchungen aus eigener Kraft heraus nicht durch­führen können, werden davon profitieren. Weitere Bausteine des Projektes 2010/2011 sind die Entwicklung eines Terminologie-Moduls innerhalb des NanoStandards-Wiki, die Vorarbeiten für einen IEC TR „Nanoelectronic Roadmap“ und vorbereitende Arbeiten für ein Standardisierungsprojekt zur allgemeinen Behandlung von „Key Control Characteristics".

Qualifizierung von optischen Komponenten für konzentrierende Solartechnik

Förderzeitraum:  1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Mit der Markteinführung der konzentrierenden Solartechnologie wächst die Zahl der Industrieunternehmen, die einzelne Kraftwerkskomponenten bereitstellen und dabei auch neue Herstellungsverfahren und Materialien einführen. Dadurch ist ein dringender Bedarf für vergleichende und bewertende Untersuchungen, für Zertifizierung von Produkteigenschaften und für Qualitätsgarantien entstanden. Um vergleichende Aussagen über Qualität und Leistungspotenzial der Materialien machen zu können, werden unabhängige, standardisierte Prüfverfahren und Kennzahlen benötigt, die sowohl Anbietern als auch Auftraggebern zuverlässige Daten liefern. Mit diesem Ziel wird an der Entwicklung von Messverfahren gearbeitet, welche reproduzierbar die für die Solartechnologie relevanten optischen Eigenschaften der Materialien beschreiben.

 

Um Ergebnisse vergleichen zu können, ist es wichtig, Messgrößen genau zu definieren und einheitliche Verfahren zu ihrer Ermittlung festzulegen. In diesem Zusammenhang wird unter anderem ein anerkanntes standardisiertes Verfahren zur Messung der optischen Eigenschaften von Absorber- und Reflektormaterialien für die konzentrierende Solartechnik benötigt, welches verlässliche Aussagen für die Qualität und Leistungsfähigkeit bereitstellt.

 

Durch die Kombination von speziellen Messinstrumenten und auf Grundlage eines neu ent­wickelten Messverfahrens sollen zukünftig die spektral aufgelösten hemisphärischen und gerichteten Reflexionseigenschaften, sowie die Strahlaufweitung von Spiegelproben gemessen werden. Zur Bewertung müssen diese Messergebnisse mit standardisierten Solarspektren gewichtet werden.

Prüfverfahren für semiflexible PV-Module in Bauprodukten

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  2 Jahre

Projektstart: Januar 2010

Anlass für diese Projektskizze stellt der Forschungs- und Qualifizierungsbedarf mehrerer KMU der Photovoltaik(PV)- und Bauindustrie dar, die semiflexible PV-Laminate mit Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium in Dach- und Fassadenprodukte integrieren. Er resultiert insbesondere aus dem Einsatz der Fügetechnik Kleben. Weil Standard-PV-Module mit Glasabdeckung üblicherweise mechanisch befestigt und für diese Anwendung geprüft und zertifiziert werden, berücksichtigen die nationalen und internationalen Normen zur Bauartzertifizierung von PV-Modulen nicht die besonderen Charakteristiken der beschriebenen geklebt befestigten Leichtmodule ohne Glas zur Gebäudeintegration. Vor diesem Hintergrund soll das geplante Projekt der Entwicklung innovativer Prüfverfahren mit Schwerpunkt auf dem Alterungsverhalten und einem möglichst geringen zusätzlichen Prüfaufwand dienen und diese schließlich in der PV-Normung etablieren. Im Hinblick auf einen Einsatz in den internationalen Zielmärkten gilt es, die Prüfkriterien an die unterschiedlichen klimatischen und mechanischen Beanspruchungen anzupassen.

Der Technologievorsprung deutscher Firmen bei Produkten zur Gebäudeintegration ist in den neuen Photovoltaikmärkten gefragt. Diese Vorreiterrolle können deutsche PV- und Bauunternehmen für den Export und Technologietransfer insbesondere in solche Länder nutzen, die eine erhöhte Einspeisevergütung für gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) gewähren. Voraussetzung ist eine dauerhaft hohe Qualität der Produkte. Adäquate Prüfverfahren können darüber hinaus Optimierungspotenziale für hochwertige und wirtschaftlich konkurrenzfähige Produkte aufdecken. Die Entwicklung soll verschiedene Trägerprodukte und PV-Dünnschichttechnologien einbeziehen, um ein möglichst großes Einsatzspektrum zu gewährleisten und so auch jungen und kleinen Unternehmen einen nachhaltigen Innovationsvorsprung zu verschaffen.

Starter-Kit für Normen zur Kommunikation mit Anlagen der denzentralen Energieversorgung

Förderzeitraum:  1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum:  1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Bei der fortschreitenden Einbindung dezentraler Energieversorger (Windturbinen, Photovol­taik, Kraft-Wärmekopplungsanlagen) in das Stromversorgungsnetz und der Notwendigkeit der Steuerung von Verbrauchern (wie z. B. Ladestationen für Elektrofahrzeuge) ist es entscheidend, dass diese mit übergeordneten Leitstellen kommunizieren können. Diese Kommunikation kann in der vorgesehenen breiten Anwendung jedoch nur vereinheitlicht mit Hilfe von Normen geschehen. Entsprechende Normen liegen als DIN EN 61400-25 bzw. DIN EN 61850-7-420 vor. Gespräche in den zuständigen DKE-Fachgremien zeigen jedoch, dass sie für das Gebiet der dezentralen Energieversorgung nur zögerlich angewendet werden. Es sollen daher insbesondere KMUs frühzeitig Hilfsmittel zur Normenanwendung zur Verfügung gestellt werden. Mit Hilfe eines sogenannten Starter-Kit, das kostenlos von der Homepage der DKE herunterladbar ist, können sie erste Versuchsanwendungen schnell und preiswert lauffähig machen und sich davon überzeugen, dass die Norm auch für ihre endgültige Anwendung geeignet ist. (Endgültige Anwendung ist z. B. ein Steuergerät an einer Kraft-Wärmekopplungsanlage oder Photovoltaikanlage, das mit der Netzleitstelle kommunizieren kann.)

Web-basierter und strukturierter Zugriff auf die Informationsmodelle von IEC 61850 und IEC 61400-25

Förderzeitraum: 1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Förderzeitraum: 1 Jahr

Projektstart: Januar 2010

Die international anerkannten Normenreihen IEC 61850 und IEC 61400-25 definieren eine Fülle von Informationsmodellen für energietechnische und allgemeine Anwendungen von der Energieerzeugung über den Transport und die Verteilung bis hin zur Kundenschnittstelle. Die formale Definition erfolgt in einfacher Tabellenform. Hunderte solcher Tabellen sind mittlerweile in einer Reihe von Normen verschiedener Technischer Komitees (IEC/TC 17, IEC/TC 57 und IEC/TC 88) in Form von Textdokumenten (PDF oder Papierform) veröffentlicht. Mit den zunehmenden Erweiterungen und Anwendungen der Normen ist es nur noch mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich, den jeweils gültigen Satz der veröffentlichten, in FDIS- oder CDV-Status befindlichen Informationsmodelle abzufragen. Neue Anwender der Normen, die zunächst einmal überprüfen wollen, welche Datenmodelle für eine mögliche Übernahme zur Verfügung stehen, haben keine Chance dies mit vertretbarem Aufwand festzustellen.

Mit dem „Web-basierten und strukturierten Zugriff auf die Informationsmodelle von IEC 61850 und IEC 61400-25“ soll eine Plattform geschaffen werden, die über einen einzigen Zugangspunkt auf der Website www.iec.ch alle Informationsmodelle über Standard-Internet-Browser online und aktuell zugänglich macht. Als Beispiel dient die Website für die Norm IEC 61360: http://std.iec.ch/iec61360.

Die innovativen Programmier- und Engineeringtools deutscher mittelständiger Unternehmen können auf diesem Weg maßgeblich vom Erfolg der Normenreihen IEC 61850 und IEC 61400-25 partizipieren, weil mit dem formalisierten Austausch der Informationsmodelle die Tools immer den aktuellen Stand der Definitionen importieren können.