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DKE  Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

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21.06.2016 32 0

INS-Projektübersicht 2012

Unterflurfeuer

LED-Leuchtmittel für die Befeuerung von Start/Landebahnen auf Verkehrsflughäfen

Förderzeitraum: 24 Monate

Projektstart: März 2012

Unterflurfeuer

Förderzeitraum: 24 Monate

Projektstart: März 2012

Ausarbeitung einer deutschen Vornorm über Sicherheitsanforderungen an Luftfahrtboden­feuern mit LED-Leuchtmitteln auf Start/Landebahnen und Rollwegen von Verkehrsflughäfen und Einbringung in die internationale Normung. Damit kann die Technologieführung deutscher Anlagenbauer international gestärkt werden. Anlagen in LED-Technik bieten erhebliche Vorteile bezüglich Energieeffizienz und CO2-Belastung.

STEP - Standardisierung der Ertragsprognose für solarthermische Kraftwerke

Förderzeitraum:  24 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum:  24 Monate

Projektstart: März 2012

Die Bewertung der Wirtschaftlichkeit solarthermischer Kraftwerke hängt von deren prog­nostiziertem Ertrag ab. Die Ertragsprognose erfolgt während der Projektplanungsphase anhand mathematischer Modelle, die das Systemverhalten beschreiben. Für diese Ertrags­prognose wird, ausgehend von gemessenen oder prognostizierten Strahlungswerten, der Stromertrag des geplanten Kraftwerks für jede Stunde in einem Jahr berechnet. Für diese Berechnung müssen alle relevanten Teilsysteme mit den entsprechenden Energieumwand­lungsprozessen berücksichtigt werden.

Anhand des so ermittelten jährlichen Stromertrags in Kilowattstunden (kWh/a) und den finanziellen Aufwendungen für Betrieb, Wartung und Kapitaldienste in Euro pro Jahr (€/a) können abschließend die Stromgestehungskosten in Euro pro Kilowattstunde (€/kWh) ermittelt werden.

Aufgrund natürlicher Modell- und Methodenunsicherheiten wird die Prognose vom realen Ertrag abweichen. Momentan gibt es keine einheitlichen Berechnungsmodelle und standar­disierten Methoden, so dass die Unsicherheiten nicht eindeutig quantifiziert werden können. Dies führt dazu, dass Investoren bei Kaufentscheidungen Risikoaufschläge vorsehen, die die Technologie unnötig verteuern.

Ziel dieses Projektes ist die Erstellung eines Normentwurfes einer standardisierten Methode zur Ertragsprognose solarthermischer Kraftwerke. Diese Methodik wird alle relevanten Aspekte der Ertragsprognose solarthermischer Kraftwerke enthalten. Da die Planung und der Bau solarthermischer Kraftwerke nur im internationalen Maßstab realistisch sind, ist auch eine Standardisierung auf internationaler Ebene erforderlich. Die angestrebte Standardi­sierung der Ertragsprognose solarthermischer Kraftwerke wird die Prognosegenauigkeit erhöhen. Dieses Ergebnis wird das Vertrauen potenzieller Investoren in diese Technik verbessern und damit die aktuellen Risikoaufschläge reduzieren. Die damit verbundenen Kostensenkungen werden die Marktchancen dieser Technologie deutlich vergrößern. Da deutsche Firmen, Forschungseinrichtungen und -institute in dem aktuell stark wachsenden Zukunftsmarkt für solarthermische Kraftwerke eine Schlüsselrolle einnehmen, wird die deutsche Industrie direkt von diesem Vorhaben profitieren.

Verbesserung des Stands der Technik von Reflexions-Messinstrumenten zur Qualifizierung von Solarspiegeln

Förderzeitraum:  22 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum:  22 Monate

Projektstart: März 2012

In der solarthermischen Kraftwerkstechnik mit fokussierenden Kollektor-Systemen stellt der Reflektor eine wesentliche Schlüsselkomponente dar. Die Qualität des Reflektors bestimmt, wie viel der auftreffenden Sonnenstrahlung in Richtung des Receivers fokussiert wird und somit zur Stromerzeugung beiträgt. Dabei ist die gerichtete Reflexionseigenschaft des einge­setzten Spiegelmaterials, neben anderen Faktoren, ausschlaggebend.

Bisher verwendete Messmethoden mit kommerziell erhältlichen Messinstrumenten sind nicht mehr ausreichend, um die Bandbreite der inzwischen verfügbaren Solarspiegel-Materialien präzise zu bewerten. Die Messung des gerichteten Reflexionsgrads wird ungenau, sobald die Oberfläche des Spiegels zu Strahlaufweitung und Streuung führt, was bei den neuen Konkurrenzmaterialien zu den bisher üblichen Glasspiegeln teilweise der Fall ist. Daher werden von der Industrie Messinstrumente benötigt, welche die Anforderungen für eine Qualitätsbewertung von Solar­spiegel-Materialien mit hinreichender Messgenauigkeit erfüllen, damit solche Produkte nicht benachteiligt werden. Dies erfordert weitere Forschungsarbeit mit dem Ziel, die genaue Re­flexionsverteilung dieser Reflektor-Materialien mit innovativen Messaufbauten zu untersu­chen, um ihre Charakteristik zu erkennen. Lösungsansätze sollen entwickelt werden, welche zu einer genaueren Materialanalyse und Bewertung führen. Es lassen sich daraus Empfeh­lungen für die Verbesserung des Stands der Technik von Instrumenten ableiten und ein Anforderungskatalog erstellen, die besondere Geltung in der konzentrierenden Solar­technik haben. Die neuen Erkenntnisse der Forschungsarbeit schlagen eine Brücke zwischen Messergebnissen und deren Interpretation über die Auswirkung im realen Solar­kraftwerk. In Folge dessen können deutsche Spiegelhersteller ihre Konkurrenz besser auf deren Marktfähigkeit und Eindeutigkeit der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse ein­schätzen. Kraftwerksbetreiber können die Leistungsfähigkeit der ausgewählten Spiegel­produkte besser beurteilen und Aussagen von Messergebnissen vertrauen. Abschließend sollen Ergänzungen zu einem bereits erarbeiteten Normentwurf entstehen, die auf die besonderen Erfordernisse bei bestimmten Alternativmaterialien eingehen.

Bestimmung energetisch relevanter Referenzspektren zur Prüfung von PV-Modulen

Förderzeitraum:  24 Monate

Voraussichtlicher Projektstart: Januar 2012

Förderzeitraum:  24 Monate

Voraussichtlicher Projektstart: Januar 2012

Photovoltaik (PV) wird bei der weltweiten Energieversorgung in Zukunft eine bestimmende Rolle spielen. Folglich ist eine verlässliche Standardisierung aller Teilaspekte dieser Tech­nologie für eine nachhaltige Entwicklung unerlässlich.

Ein wesentlicher Aspekt, die Bewertung des Energieertrages von PV-Modulen unter Be­triebsbedingungen, wurde dabei von der Normung bisher kaum berücksichtigt. Vor allem der Einfluss des Spektrums wurde bisher nur unzureichend betrachtet.

Dieses Projekt soll mit der Entwicklung neuer, aussagekräftiger und energetisch relevanter Referenzspektren die Basis für die Bewertung des Energieertrages von PV-Modulen schaffen. Ziel ist es, erweiterte Referenzspektren in die internationale Normung einzu­bringen.

Die Basis des aktuellen Referenzspektrums bilden eine mittlere Sonnenhöhe für einen Standort auf dem 37sten Breitgrad, ein klarer Himmel sowie eine typische Atmosphären­zusammensetzung. Die energetische Relevanz, also wie hoch die durchschnittliche jährliche Einstrahlungsenergie bei diesem Spektrum ist, wurde nicht untersucht. Diese Untersuchung ist für Normen im Bereich der Bewertung des Energieertrages von PV-Modulen jedoch essentiell und soll mit diesem Projekt erfolgen.

Mit den Ergebnissen der Untersuchung können PV-Module auf ihren Energieertrag hin opti­miert, d. h. nicht nur auf die Nennleistung ausgelegt werden. Dies bietet deutschen Unter­nehmen die Möglichkeit, Alleinstellungsmerkmale herauszuarbeiten. Vor allem Neuentwick­lungen lassen sich so energetisch optimieren. Die korrekte Beurteilung des Energieertrages von PV-Modulen ermöglicht ferner, die Qualität von PV-Anlagen zu erhöhen. Des Weiteren werden Investitionen in diesem Bereich sicherer, da die Erträge besser prognostiziert werden können. Darüber hinaus werden Entwicklungen im Bereich der Mess- und Prüftechnik angestoßen. Beispielsweise werden neue Sonnensimulatoren mit variablen Spektren zur Prüfung von PV-Modulen benötigt. Gerade dieser High-Tech-Bereich wird von mittelständi­schen deutschen Unternehmen dominiert.

Globales-Service-Protokoll (GSP) zur Dokumentation der Instandhaltung von Windenergieanlagen

Förderzeitraum: 18 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum: 18 Monate

Projektstart: März 2012

Das elektronische Globale-Service-Protokoll soll eine einheitliche komponentenbezogene und zustandsorientierte Sprache zwischen Herstellern, Serviceunternehmen, Gutachtern, Betreibern, Betriebsführern und Versicherern über alle Anlagentypen und Modelle zu erforderlichen und durchgeführten Instandhaltungsmaßnahmen an Windenergieanlagen ermöglichen.

Hier geht es zur Online-Umfrage des INS-Projektes GSP.

Kupferkabel office_a

Normung von Anforderungen an superschnelle Kommunikation bis zu 40 Gbit/s über Kupferverkabelung

Förderzeitraum:  12 Monate

Projektstart: März 2012

Kupferkabel office_a

Förderzeitraum:  12 Monate

Projektstart: März 2012

Die IKT-Strategie der Bundesregierung „Deutschland Digital 2015“ nennt u. a. digitale Infra­strukturen, superschnelle Kommunikation und Netzausbau, sowie die Unterstützung deutscher Hersteller bei der frühzeitigen Einbringung ihrer technologischen Entwicklungen in die Standardisierung als wesentliche Ziele.

Die anwendungsneutrale IT‑Verkabelung von Gebäuden mit differentiellen Kupferleitungen ist heute für Übertragungsraten bis 10 GBit/s über 100 m lange Übertragungsstrecken international genormt; die deutschen Marktteil­nehmer (System- und Komponentenhersteller) sind mittelständisch geprägt und vermarkten ihre Produkte auf Basis dieser Normen. Neue Forschungsergebnisse einer US-Universität zeigen, dass die Übertragung über differentielle Kupferleitungen bis 40 GBit/s möglich ist. Das DKE/GUK 715.3 kommt nach einer Analyse der technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkte dieser technologischen Innovation zu dem Ergebnis, dass diese Technologie ein erhebliches Potential, aber auch Risiken enthält, die durch eine Norm weitgehend reduziert werden können.

Nanotechnologie - Lebensdauerprüfung für die organische Photovoltaik

Förderzeitraum:  9 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum:  9 Monate

Projektstart: März 2012

Die Photovoltaik ist eine der Technologien, die als wichtiger Bestandteil zukünftiger Energie­konzepte angesehen werden. Dabei ist vorhersehbar, dass insbesondere der organischen Photovoltaik basierend auf neuartigen Nanomaterialien eine wachsende Bedeutung zu­kommen wird, weil sie das Potential hat, flexible Zellen auf großen Flächen zu günstigen Herstellkosten bereitzustellen.

Nanomaterialien finden dabei vielfältige Anwendungen bei der Konversion von Sonnenlicht in elektrischen Strom, zur Erhöhung der Konversionseffizienz, beim Abtransport der Ladungsträger, als Grenzschichten und für Schutzschichten. Bei den meisten Anwendungen kommt es letzten Endes darauf an, welche Gesamtenergie eine Photovoltaik-Zelle im Laufe ihrer Nutzungsdauer erzeugen kann. Neben der Energie-Umwandlungs-Effizienz ist daher die Gesamtlebensdauer der Zellen von ausschlaggebender Bedeutung für den kommerziellen Erfolg der Photovoltaik. Das gilt insbesondere für die organische Photovoltaik, für die eine Betriebsdauer von 25 Jahren heute noch nicht garan­tiert werden kann. Es wird erwartet, dass neue Materialentwicklungen in der Nanotechnologie bereits mittel­fristig zu großen Fortschritten führen werden. Dabei handelt es sich einerseits um inkremen­telle Verbesserungen durch systematische Optimierung von bekannten Materialsystemen als auch um sprunghafte Verbesserungen durch völlig neue und innovative Materialien. In beiden Fällen ist die Bewertung des Entwicklungsfortschritts nur dann möglich, wenn geeignete Kriterien zur Beurteilung der Lebensdauer der Zellen zur Verfügung stehen. Das beantragte Projekt soll dazu beitragen, ein Konzept zur quantitativen Beurteilung der Lebensdauer von organischen Photovoltaik-Elementen zu entwickeln, die unter Verwendung von Nanomaterialien hergestellt wurden. Dieses Konzept soll in einen Normenentwurf münden, der beim IEC/TC 113 als deutsches „New Work Item Proposal“ (NWIP) eingereicht werden soll, um dort unter deutscher Leitung zum IEC-Standard weiterentwickelt zu werden.

In Abgrenzung zu den Aktivitäten des IEC/TC 82 „Solar photovoltaic energy systems“ soll der Schwerpunkt der Arbeit bei IEC/TC 113 bei nanotechnologischen Fragestellungen liegen. Dazu gehören z. B. neue Fehlermechanismen, wie sie möglicherweise bei der Verwendung von Nanomaterialien entstehen können.

Die angestrebte Norm wird einheitliche Testbedingungen und eine transparente Darstellung der Testergebnisse festlegen und darüber hinaus Modelle zur quantitativen Bestimmung der Lebensdauer bereitstellen. Auf diese Weise wird die Norm dazu beitragen, die Entwicklung langzeitstabiler organischer Photovoltaikelemente zu fördern. Ein wichtiger beabsichtigter Effekt ist der Schutz privater und kommerzieller Betreiber von Photovoltaikanlagen vor dem Kauf qualitativ minderwertiger Zellen. Installateure von Photovoltaikanlagen, das sind oft kleine und mittelständische Unternehmen, können die Norm nutzen, ihr Garantierisiko durch Einkauf langzeitstabiler Zellen zu minimieren. In diesem Sinne wird die Norm die nachhaltige Entwicklung regenerativer Energiequellen fördern und zum wirtschaftlichen Erfolg Deutschlands beitragen.

Referenzstrahlungsfelder für gepulste Strahlung

Förderzeitraum:  24 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum:  24 Monate

Projektstart: März 2012

Ziel des Projektes ist es, ein innovatives Konzept für die Normung und Standardisierung von Referenzfeldern für gepulste Strahlung zu entwickeln. Die Festlegung von Referenzfeldern ist sowohl für die Entwicklung, Prüfung und Kalibrierung von Strahlenschutz-Dosimetern als auch für die Weiterentwicklung von Strahlungsquellen für den Bereich gepulster Strahlung eine Grundvoraussetzung.

Aus dem zu entwickelnden Konzept soll dann die dringend be­nötigte internationale Norm erarbeitet werden, da ein solches Konzept bisher weder national noch international vorliegt. Dies zeigt sich schon allein in der Tatsache, dass es bisher keine sinnvolle Definition gibt, wann ein Strahlungsfeld gepulst oder ungepulst ist. Die medizinischen gepulsten Strahlungsfelder befinden sich derzeit im Wandel. Die bisher verwendete Generator-Pulsung der Röntgenanlagen stößt an die technischen Grenzen bezüglich der notwendigen Pulsdauern. Hier wird sowohl an neuartiger als auch an der Opti­mierung ehemals verwendeter Verfahren, wie z. B. der Gitterpulsung, gearbeitet. Durch die Anforderungen der modernen Bildgebung ist die Kontrolle der die Strahlungspulse charak­terisierenden Parameter immer wichtiger. Hier ist jedoch das Problem, dass diese Parameter bisher weder schlüssig definiert noch messtechnisch sicher erfassbar sind. Das neu zu ent­wickelnde Konzept sollte sich daher sowohl an den realen Strahlungsfeldern der medizi­nischen Arbeitsplätze, als auch an den physikalischen und technischen Anforderungen von Labor-Referenzfeldern orientieren. Letztere sind für die Entwicklung und Prüfung von Mess­geräten und insbesondere von Messverfahren unabdingbar. Daher müssen die Festle­gungen für die Referenzfelder so ausgelegt sein, dass alle relevanten Parameter unabhängig voneinander und mit geringer Unsicherheit eingestellt werden können.

Die internationale Norm soll das deutsche Interesse bei der Parameter-Festlegung für ge­pulste Strahlungsfelder und der Begriffsdefinition international sicherstellen. Dies ist insbe­sondere von Bedeutung, da mittlerweile auch in anderen europäischen Ländern ähnliche Initiativen ergriffen werden. Daher ist es notwendig, die deutschen Interessen mit fundierten Beiträgen frühzeitig in der internationalen Normung zu vertreten.

Der erwartete Nutzen liegt zum Großteil bei der deutschen Industrie. Die Hersteller von Strahlenschutzdosimetern werden durch die Kommunikationsplattform frühzeitig in die Lage versetzt, mit geeigneten Prüffeldern ihre Dosimeter schon während der Entwicklungs­phase zu testen. Aber auch die Hersteller von Röntgenanlagen für die Medizin und die Werk­stoffprüfung sind hierdurch in die Lage versetzt, frühzeitig ihre Entwicklung zukünftiger Anlagen anzupassen. Gerade in diesem Bereich geht die Entwicklung hin zu immer defi­nierteren Pulsparametern. Die Definition und Messung der Pulsparameter ist jedoch bisher nicht standardisiert, was durch das zu entwickelnde Konzept behoben werden soll.

vernetzte Mobiles

Dienste-Apps für die Leittechnik

Förderzeitraum: 24 Monate

Projektstart: März 2012

vernetzte Mobiles

Förderzeitraum: 24 Monate

Projektstart: März 2012

Das Thema des Projekts ist die Einführung von diensteorientierten Architekturen in der Leit­technik – getrieben und unterstützt durch Normung.

In vielen Anwendungsbereichen der Automation spielen vernetzte intelligente Systeme eine wichtige Rolle, so z. B.

-in der industriellen Automation (Feldbusse, MES-Cluster..),

- in der Automation elektrischer Netze (Verteilnetze, Smart-Grids),

- in der Gebäudeautomation,

- in der Automation medizinischer Versorgungseinrichtungen (Intensivstation, OP.).

In allen dargestellten Anwendungsbereichen stehen ausgeprägte Normen zur Sicherstellung der Interoperabilität zur Verfügung bzw. sind in der Entwicklung. Es fehlt jedoch ein gemein­sames, anwendungsübergreifendes Architekturkonzept. Hier bietet das Dienstekonzept eine Erfolg versprechende Lösung. Mit diesem Konzept kann nicht nur der Informationsaustausch vereinfacht und strukturell vereinheitlicht werden, sondern es eröffnet sich auch die Möglich­keit einer flexiblen Diensteverwaltung. Für die Leittechnik ist dies ein völlig neuer, innovativer Ansatz (leittechnische Funktionen als flexibel ladbare „Dienste-Apps“). Dieser Ansatz bietet mit seiner flexiblen Komponentenstruktur erhebliche neue Marktchancen, insbesondere für mittelständische Unternehmen. Diese können Ihre Apps mit ihrem Spezialwissen in die Systemlandschaft einbringen und so ihren Wissensvorsprung im Detail zur Geltung bringen. Inhalt dieses Projektes ist es, die speziellen Anforderungen, die an ein Dienstesystem in der Leittechnik zu stellen sind, und die Merkmale, die ein solches Dienstesystem charakteri­sieren, zu beschreiben und zu normen. Konkretes Ziel ist die Erstellung eines TR (Technical Report im IEC/TC 65). Damit wird eine solide konzeptionelle und begriffliche Grundlage geschaffen, auf der Dienstesysteme für die Leittechnik konsistent entwickelt werden können. Das Normungsprojekt

-trägt mit dazu bei, die Einführung von Dienstesystemen in der Leittechnik zu beschleunigen,

-vereinfacht die Normungsprozesse in den Anwendungsbereichen,

-fördert die Konvergenz der Fachnormen in den Anwendungsbereichen,

-garantiert allen Marktteilnehmern, insbesondere den mittelständischen Betrieben, einen langfristig pflegbaren, offenen Zugang ihrer Lösungen zu den Systemver­bünden und

-bietet dem wissenschaftlichen Nachwuchs einen verständlichen Einstieg in die Thematik.

Nanotechnologie - Methodik zur Bestimmung elektrischer Eigenschaften von kohlenstoffhaltigen Elektrodenbeschichtungen für Batterie- und Kondensatoranwendungen

Förderzeitraum:  12 Monate

Projektstart: März 2012

Förderzeitraum:  12 Monate

Projektstart: März 2012

Der Wandel des Individualverkehrs zur E-Mobilität verlangt nach verbesserten Technologien für Batterien, um bei vertretbaren Kosten und hinreichender Lebensdauer genügend Energie in vertretbarer Zeit speichern zu können, damit ein vollelektrischer Fahrbetrieb mit einer Reichweite von mehreren hundert Kilometern ermöglicht wird.

Die diskutierte Pufferung volatiler regenerativer Energieerzeugung durch die Batterien zu­künftiger Elektroautos im Smart Grid verlangen ebenfalls nach verbesserten Batterietech­nologien. Bereits im Markt befindliche Systeme können nur als Übergangslösung angesehen werden.

Aus heutiger Sicht sind kohlenstoffhaltige Elektrodenschichten auf der Basis von Nanomate­rialien, die in Li-Batterien und Ultrakondensatoren (SuperCaps) ihre Anwendung finden, als aussichtsreiche Lösungen anzusehen. Zwei entscheidende Kriterien für Elektrodenmateri­alien sind die Lebensdauer (Anzahl der Zyklen) und die Stromdichte, als die maximale Leistung, die dem Speicherelement entnommen oder zugeführt werden kann (also die Ladezeit). Für eine sichere Stromableitung werden generell Kompositmaterialien mit Kohlen­stoff als Bestandteil verwendet. Dabei sorgt Kohlenstoff unter anderem für eine gute elek­trische Leitung in der Elektrode, da die anderen Materialien (z. B. aktive Elektrodenma­terialien in Li-Batterien) eine relativ geringe und für den Elektronen-Transport in den Elektro­den nicht ausreichende Leitfähigkeit besitzen. Die Elektronen-Leitung in der Komposit­elektrode hat einen starken Einfluss auf die Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktionen und damit auf die Leistungsdichte daraus hergestellter Zellen.

Für vergleichende Untersuchungen kohlenstoffhaltiger Elektrodenbeschichtungen ist ein genormtes Messverfahren, das die beiden für die Praxis relevantesten Kriterien abbildet, sehr wichtig. Das Fehlen genormter Messverfahren hierfür wird besonders dann zum Innovationshemmnis, wenn Ergebnisse verschiedener Forschergruppen verglichen werden sollen. Dieser Mangel soll durch dieses Projekt beseitigt werden.

Ziel dieses Projektes ist es, ein standardisiertes Messverfahren zum Vergleich von elek­trischen Eigenschaften der kohlenstoffhaltigen Elektrodenschichten auf der Basis von Nano­materialien zu evaluieren und zu beschreiben. Das deutsche nationale Komitee wird hierüber den Entwurf für ein neues Normenprojekt bei IEC/TC 113 einreichen.