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The EGU Journal of Renewable Energy Short Reviews (EGUJRenEnRev) is a teaching project rather that a regular scientific journal. To publish in this journal, it is a premise to take part in the master course wind power, hydro power and biomass usage at the faculty of Energy, Building Services and Environmental Engineering of the Münster University of Applied Sciences.
Students receive an equivalent of 2.5 credit points (European Credit Transfer and Accumulation System - ECTS) for their engagement in the course and for publishing a short review article of at most 3000 words in this periodical. The publication process closely mimics the typical publication procedure of a regular journal. The peer-review process, however, is conducted within the group of course-participants.
Although being just an exercise, we think that publishing the outcome of this course in a citable manner is not only promoting the motivation of our students, but may also be a helpful source of introductory information for researchers and practitioners in the field of renewable energies. We encourage students to write their articles in English, but this is not mandatory. The reader will thus find a few articles in German language. To further encourage students practicing English writing, perfect grammar is not part of the assessment.
We especially thank our students for working with LaTeX on Overleaf, although LaTeX is new to some of them. In this way, the editorial workload was reduced to a minimum. We also thank our students for sharing their work under the creative commons attribution licence (CC-BY). I appreciate their contribution to scientific information, being available to every person of the world, almost without barriers. I also thank the corresponding authors and publishers of the cited work, for granting permission to reuse graphics free of charge. All other figures had to be replaced or removed prior to publication.
The Educational Journal of Renewable Energy Short Reviews (EduJRESR, formally published as `EGU Journal of Renewable Energy Short Reviews') is a teaching project rather than a regular scientific journal. To publish in this journal, it is a premise to take part in the master course wind power, hydro power and biomass usage at the department of Energy, Building Services and Environmental Engineering of the Münster University of Applied Sciences.
Students receive an equivalent of 2.5 credit points (European Credit Transfer and Accumulation System - ECTS) for their engagement in the course and for publishing a short review article of at most 3000 words in this periodical. The publication process closely mimics the typical publication procedure of a regular journal. The peer-review process, however, is conducted within the group of course-participants.
Although being just an exercise, we think that publishing the outcome of this course in a citable manner is not only promoting the motivation of our students, but may also be a helpful source of introductory information for researchers and practitioners in the field of renewable energies. We encourage students to write their articles in English, but this is not mandatory. The reader will thus find a few articles in German language. To further encourage students practicing English writing, perfect grammar is not part of the assessment.
We especially thank our students for working with LaTeX on Overleaf, although LaTeX is new to some of them. In this way, the editorial workload was reduced to a minimum. We also thank our students for sharing their work under the creative commons attribution licence (CC-BY). We appreciate their contribution to scientific information, being available to every person of the world, almost without barriers. We also thank the corresponding authors and publishers of the cited work, for granting permission to reuse graphics free of charge. All other figures had to be replaced or removed prior to publication.
The Educational Journal of Renewable Energy Short Reviews (EduJRESR, formally published as ‘EGU Journal of Renewable Energy Short Reviews’) is a teaching project rather than a regular scientific journal.
To publish in this journal, it is a premise to take part in the master course wind power, hydro power and biomass usage at the department of Energy, Building Services and Environmental Engineering of the Münster University of Applied Sciences.
Students receive an equivalent of 2.5 credit points (European Credit Transfer and Accumulation System – ECTS) for their engagement in the course and for publishing a short review article of at most 3 000 words in this periodical. The publication process closely mimics the typical publication procedure of a regular journal.
The peer-review process, however, is conducted within the group of course-participants.
Although being just an exercise, we think that publishing the outcome of this course in a citable manner is not only promoting the motivation of our students, but may also be a helpful source of introductory information for researchers and practitioners in the field of renewable energies. We encourage students to write their articles in English, but this is not mandatory. The reader will thus find a few articles in German language.
To further encourage students practicing English writing, perfect grammar is not part of the assessment.
We especially thank our students for working with LATEX on Overleaf, although LATEX is new to some of them. In this way, the editorial workload was reduced to a minimum. We also thank our students for sharing their work under the creative commons attribution licence (CC-BY). We appreciate their contribution to scientific information, being available to every person of the world, almost without barriers. We also thank the corresponding authors and publishers of the cited work, for granting permission.
Energiespeicher stehen heute als einer, wenn nicht als der kritische Baustein eines zukünftig möglichst klimaneutralen Energiesystems im Fokus der Diskussion. Die Diskussion bzgl. der Vor- u. Nachteile von netzgekoppelten Energiespeichern ist bisher sehr vielschichtig, die daraus resultierende Bewertung von Anwendungen und Technologien häufig schwer vergleichbar. Der „Wert“ wird hierbei sowohl ökonomisch (als „Erträge“) als auch ökologisch (als „Vorteile“ wie beispielsweise CO2-Minderung) sowie systemisch diskutiert. Ziel dieses VDI-Statusreports ist es, das Wissen – bezüglich des „Werts“, aber auch bezüglich der ökologischen Auswirkungen – aus vorhandenen Studien so aufzubereiten und zusammenzufassen, dass auch Nicht-Fachleute (Politik, Öffentlichkeit, Journalismus) objektive Fakten für die Diskussion erhalten.
On Obligations in the Development Process of Resilient Systems with Algorithmic Design Methods
(2018)
Algorithmic Design and Resilience Assessment of Energy Efficient High-Rise Water Supply Systems
(2019)
Programmierung von Open Source Software in der Energiewirtschaft nimmt seit Beginn der 2000er stetig zu. Dies gilt sowohl für den Bereich der Forschung und Entwicklung, als auch für die Industrie und Wirtschaft. So werden beispielsweise Modelle zur Planung und Optimierung von Energiesystemen umgesetzt. Eine Open Source Veröffentlichung ist in diesem Forschungsfeld besonders wichtig, um die Überprüfbarkeit von Modellannahmen sowie der Vergleichbarkeit verschiedener Modellansätze zu garantieren. Einer Open-Source Veröffentlichung stehen jedoch häufig die Hürden von hohem Fristendruck, fehlender Finanzierung und fehlendem Detailwissen der Publizierenden entgegen. Deshalb bleiben diese Softwareprodukte meist im Entwurfsstadium und sind daher schwierig wieder zu verwenden.
Mithilfe des neu erarbeiteten Schritt-für-Schritt Leitfadens zur standardisierten Implementierung einer Open Source Software, wird die Hürde und der zeitliche Aufwand zur Standardisierung von Open Source Repositories weitestgehend reduziert. Hierbei wird für jedem Bestandteil des zu standardisierenden Repositorys eine umfassende Erklärung der üblichen Standards sowie eine Empfehlung für unterstützende Softwarelösungen ausgesprochen.
Der Leitfaden orientiert sich an den aus der ISO 12207 resultierenden Phasen des Softwarelebenszyklus und ermöglicht einen Einstieg zu jedem Entwicklungsstand der Software. Seine grafische Aufbereitung in Form eines Prozessablaufplans erleichtert die Einschätzung des individuellen Status der Standardisierung eines vorliegenden Open Source Projektes. Als Treiber der Standardisierung eines Open Source Projektes sind insbesondere die bessere Lesbarkeit, Wartbarkeit und Testbarkeit der standardisierten Open Source Software wichtig.
Bei der Anwendung auf das bereits bestehende Open Source Projekt des Spreadsheet Energy System Model Genarators fiel auf, dass ein verspäteter Einstieg in ein systematisches Vorgehen (wie er mit dem Leitfaden dieser Arbeit gegeben wird) zu erheblichen Mehraufwand bei der Standardisierung führen kann. Dennoch konnten im Zuge der Umsetzung des erarbeiteten Leitfadens weitreichende Verbesserungen des Projektes vor dem Hintergrund der Standardisierung erreicht werden (z. B. Versionierung & Wartbarkeit).
Insgesamt lässt sich festhalten, dass eine frühestmögliche Standardisierung der Open Source Repositories durchgeführt werden sollte, um spätere Mehrarbeit zu vermeiden und die frühstmögliche Wiederverwendbarkeit für Dritte zu gewährleisten.
Heating networks are highly relevant for the achievement of climate protection goals of urban energy systems. This is due to their high renewable energy potential combined with high plant efficiency and utilization rates. For the optimal integration and sector coupling of heating networks in holistic urban energy systems, open source energy system modeling tools are highly recommended. In this contribution, two open source approaches (the "Spreadsheet Energy System Model Generator"-integrated DHNx-Python module (DHNx/SESMG) and Thermos) are theoretically compared, and practically applied to a real-world energy system. Deviations within the results can be explained by incorrectly pre-defined parameters within Thermos and cannot be adjusted by the modeler. The simultaneity is underestimated in the case study by Thermos by more than 20%. This results in undersized heating plant capacities and a 50% higher number of buildings connected to the network. However, Thermos offers a higher end-user usability and over 100 times faster solving. DHNx/SESMG, in contrast, offers the possibility to adjust more model parameters individually and consider multiple energy sectors. This enables a holistic modeling of urban energy systems and the model-based optimization of multi-sectoral synergies.
Blockheizkraftwerke
(1992)
Blockheizkraftwerke
(1995)
Die Planung urbaner Energiesysteme wird durch die zunehmende Verbreitung sektorgekoppelter Technologien und neuer Verbrauchssektoren immer komplexer. Klassische Planungsmethoden kommen an ihre Grenzen. Die Energiesystemmodellierung (ESM) bietet eine Möglichkeit, ein Energiesystem hinsichtlich der Kosten und der Treibhausgas (THG)- Emissionen zu optimieren. Gleichzeitig ergibt sich aus der Energiewende und angestrebten THG-Neutralität ein akuter Handlungsbedarf. Dies gilt auch für die 1 500 Kasernen in Deutschland. Im Rahmen dieser Arbeit werden der bestehende Modellierungsprozess des Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) erweitert, indem Herausforderungen der Modellierung und Optimierung von Kasernen identifiziert und Lösungsansätze hierzu entwickelt werden.
Diese Arbeit basiert auf der ESM einer realen Kaserne. Es kann das Urban District Upscaling Tool zur Erstellung der für den SESMG benötigten Modelldefinition verwendet werden. Die Open-Source Datenbank SESMG-Data, kann automatisch die benötigte Standard Parameter Tabelle mit zugehörigem Bericht generieren. Weiterhin wurde ein Energieaustauschmodell vorgestellt, das den Energieaustausch zwischen Kasernen eines Bilanzkreises ermöglicht. Ein Fokus liegt auf der Abbildung zukünftiger Ausbaupläne.
Dazu wurden kasernenspezifische Gebäudeprofile entwickelt, die gemittelte spezifische Energiebedarfe und weitere Parameter zur Berechnung der Wand-, Fenster-, und Dachfläche enthalten. Der spezifische Wärmebedarf kann durch einen Faktor an die Baualtersklasse angepasst werden. Mit Hilfe statistischer Kennwerte lässt sich ein geeignetes Standardlastprofil für verschiedene Gebäudeprofile auswählen. Zur Reduktion der Komponenten im Energiesystemoptimierungsmodell (ESOM) können die Dachflächenpotenziale von Photovoltaikanlagen zusammengefasst werden. Da Kasernen nur eine Bilanzgrenze besitzen, können zudem auch die Strombedarfe der einzelnen Gebäude zusammengefasst werden. Damit lassen sich gleichzeitig dezentrale Batteriespeicher als Komponente des ESOMs ausschließen. Die Potenzialflächen von Erdwärmepumpen können zusammengefasst werden, wobei Abstands- und Belastbarkeitsgrenzen eingehalten werden müssen.
Kasernen verfügen häufig über Bestandswärmenetze, die im ESOM gesondert berücksichtigt werden müssen. Um dieses Bestandswärmenetz abzubilden, können die Verteilleitungen manuell nachgezeichnet werden und in einer Vormodellierung mit dem SESMG mit geringeren Kosten angesetzt werden. Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden sind allgemeingültig für Kasernen. Die Übertragbarkeit der kasernenspezifischen Gebäudeprofile ist aufgrund der unterschiedlichen Nutzung von Kasernen nur eingeschränkt möglich. Der bestehende Modellierungsprozess wurde um kasernenspezifische Prozessschritte erweitert und visualisiert. Zukünftige Modellierungen von Kasernen können zur Validierung der Ergebnisse und für weitere Anpassungen, wie z. B. die Erstellung einer kasernenspezifischen Datenbank, genutzt werden.
Meanwhile, renewable energy sources such as hydropower, solar and wind energy and biomass are increasingly being used to reduce dependence on fossil fuels and thus counteract the ongoing global warming. However, these are also associated with environmental impacts. To that effect, this article takes a closer look at tidal power plants, which are classified as hydroelectric power plants, by conducting a systematic literature review. The results show that the strength and form of the environmental impact depends on the specific location and type of plant. Tidal power plants have an impact on the habitats of marine animals and thus influence their behavior and population. In addition, the operation of tidal power plants changes the sediment distribution, causes a reduction in current velocities and a change in current direction in the surrounding area and leads to a change in wave height. The construction of the power plants is associated with noise, which primarily causes changes in the behavior of some species. Furthermore, the electromagnetic fields generated can also affect marine life. In order to assess the environmental impact of tidal power plants in comparison to other renewable energies, further studies should focus on the environmental impact of the different technologies in relation to the energy yield.
This article discusses the use of artificial intelligence
in the wind energy industry, particularly in addressing
challenges and optimizing the expansion of renewable
energies in Germany. It highlights the application
of artificial intelligence in wind forecasts and yield
predictions, bird detection, wind turbine and farm
design, condition monitoring, and predictive maintenance.
Additionally, it introduces the “WindGISKI”
research project, which aims to use artificial intelligence
to identify new areas for wind turbines. The
project utilizes a neural network to analyze and predict
flight routes, potentially reducing bird mortality.
The document also emphasizes the potential broader
applications of “WindGISKI” in other fields of activity,
such as land use planning and city development.
Overall, it underscores the significant role of artificial
intelligence in addressing challenges in wind energy
and outlines the potential for artificial intelligence
to drive the expansion of renewable energies while
addressing key obstacles.
Wind turbine structures take a major role in the
modern conversion to renewable energy sources and
contribute to the creation of a greener world. In recent
years, the development and installation of wind
turbines have seen rapid growth. However, with the
increasing capacity and size of wind farms worldwide,
there are growing concerns about the safety and reliability
of these installations. Therefore, structural
health monitoring and the detection of damage to
wind turbines have gained considerable importance in
research. Wind turbine blades are particularly susceptible
to various types of damage due to environmental
influences. This article provides an overview of signal
responses, sensors used and non-destructive testing
techniques in the field of damage detection on wind
turbine blades. The intention of the article is to give
an insight into the possibilities of structural health
monitoring and at the same time to point out unsolved
problems in this field.
The global salinity gradient power (SGP) potential is between 1650 - 2000 TWH/a and can be converted by mixing two solutions with different salinities. The harnessing of SGP for conversion into power can be accomplished by means of pressure retarded osmosis (PRO) and reverse electrodialysis (RED). PRO and RED are membrane-based technologies and have different working principles. PRO uses a semipermeable membrane to seperate a concentrated salt solution from a diluted solution. The diluted solution flows through the semipermeable membrane towards the concentrated solution, which increases the pressure within the concentrated solution chamber. The pressure is balanced by a turbine and electricity is generated. RED uses the transport of ions through cation and anion exchange membranes. The chambers between the membranes are alternately filled with a concentrated and diluted solution. The salinity gradient difference is the driving force in transporting ions that results in an electric potential, which is then converted to electricity. The comparison shows that there are two different fields of application for PRO and RED. PRO is especially suitable at extracting salinity energy from large concentration differences. In contrast, RED are not effect by increasing concentration differences. So PRO are supposed to focus on applications with brines or waste water and RED on applications with river water and seawater. Moreover, just a few measured values from processes under real conditions are available, which makes it difficult to compare PRO and RED.
The energy demand of the residential sector contributed to about 29 % of Germany’s final energy consumption in 2020. For the planning and optimization of energy systems, an understanding of the temporal energy consumption is necessary. This paper discusses tools for estimating these load profiles. Load profiles for electricity, space heating and domestic hot water (DHW) are investigated. A total of ten tools were applied. It turns out that the selected load profiles are dependent on the field of application. Load profiles influence the results of energy system modeling and therefore it is important to differentiate load profile tools. Standardized load profiles are well suited when a large number of buildings are considered. Stochastic load profiles, behavioral load profiles and the reference load profiles are well suited for building-specific simulations. Physical load pro- files are well suited for single building models, but as soon as several buildings are considered, the input effort for a sufficient accuracy is high.
Traditionelle, lineare Energiesysteme werden zunehmend zu vernetzten, regenerativen Energiesystemen transformiert. Mit dem auf dem „Open Energy Modelling Framework” (oemof) basierenden „Spreadsheet Energy System Model Generator” (SESMG) wurde ein Tool entwickelt, welches die Komplexität und Wechselwirkungen moderner Energiesysteme auf urbaner Ebene automatisiert abbildet. Zur Erstellung individueller Energiesystemmodelle sind ausschließlich quartiersspezifische Parameter notwendig, technische und wirtschaftliche Parameter sind standardmäßig hinterlegt. Mit Hilfe von Algorithmen werden Energieversorgungsszenarien identifiziert, welche individuell definierte Zielgrößen (z. B. monetäre Kosten oder Treibhausgasemissionen) minimieren. Durch die implementierten Methoden zur Modellvereinfachungen können auch mit begrenzten Rechenressourcen (insb. Rechenzeit und Arbeitsspeicherbedarf) große Systeme modelliert und optimiert werden. Die Zielszenarien werden als Diagramme und für die Weiterverarbeitung mit Geoinformationssystemen aufbereitet, sodass die Ergebnisse analysiert, plausibilisiert und präsentiert werden können.
DIN 1986-100 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke / Arbeitsausschuss des NA 119-05-02 AA
(2016)