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A research study on 18 start-up hubs in Europe. Affiliation and Publisher: PricewaterhouseCoopers
(2019)
Despite their important role in our energy system, common wind turbines have some disadvantages. Mainly, those disadvantages are connected to the intermediate conversion of wind energy in rotational energy. The resulting effects include maintenance costs and social acceptance problems. There are different technological approaches, that convert wind energy to electrical energy without its conversion to kinetic energy. As one of those technologies, the electrostatic wind energy conversion is to be discussed in this article. For this discussion, the historical development of this technology is presented. There are three important projects which will be presented to explain the technology and its different technological approaches. Those projects are the WPG, the EWICON and the SWET. Furthermore the results of those different experimental projects are collected and analyzed. On the basis of this analysis it is discussed, whether or not the electrostatic wind energy conversion could be of importance in a future energy system. Therefore the technology is set in relation to modern wind turbines. Also, important factors that influence the efficiency and energy output of those systems are outlined for further research. Due to different technological approaches a suggestion is made for the most promising system setting.
Mit der steigenden Wichtigkeit von Nachhaltigkeitsaspekten für die Konsumenten gewinnen in jüngster Zeit zunehmend Marketingkonzepte an Bedeutung, die an den Produktverkauf die Unterstützung karitativer Projekte koppeln. Krombacher zeigt Engagement für den Regenwald, Danone/Actimel für die Kinder in Afrika, Procter&Gamble/Wick für den Lebensraum der Eisbären. Projekte mit karitativem Hintergrund und werben mit dem guten Zweck sind im Trend. Doch wie werden solche Projekte und Marketingkampagnen von Seiten der Konsumenten bewertet? Wie glaubwürdig sind diese und haben sie ein positives Kampagnenprofil? Und existiert ein Wunsch von Seiten der Konsumenten nach mehr solcher karitativen Marketingkonzepten? Um diese Fragen zu beantworten, wurde im Sommer/Herbst 2009 eine Befragung von 482 Konsumenten durchgeführt.
Assessment of noise mitigation measures during pile driving of larger offshore wind foundations
(2021)
Wind energy is an important source of electricity generation, but the construction of offshore wind foundations causes high underwater sound pressure, harming marine life. In this context limiting values for underwater noise emissions were set to protect the marine flora and fauna. Therefore, noise mitigation measures during pile driving are mandatory to comply with these limits. Current development in the wind industry lead to increasing wind turbine sizes, requiring a larger pile diameter, which leads to higher underwater noise emissions. As a result, the state of the art noise mitigation systems might not be sufficient and a combination of different technologies is necessary. This article focuses on the issue of noise mitigation during pile driving with respect to large pile sizes. First, the most tested and proven noise mitigation techniques (big bubble curtain, hydro sound damper, and IHC-noise mitigation system) are described, following an analysis of noise reduction measurements in applications at different offshore wind farm projects. In the end the suitability of current noise mitigation systems for large monopiles is evaluated, regarding their effectiveness and practicability.
Floating offshore wind (FOW) holds the key to 80 % of the total offshore wind resources, located in waters of 60 m and deeper in European seas, where traditional bottom-fixed offshore wind (BFOW) is not economically attractive.
Many problems affecting floating offshore wind turbines (FOWT) were quickly overcome based on previous experience with floating oil rigs and bottom-fixed offshore wind. However, this technology is still young and there are still many challenges to overcome.
This paper shows that electrical failures are amongst the most significant errors of FOWT. The most common cause was corrosion. It is also stated that the control system is most often affected, and that the Generator is frequently involved. Material corrosion is also the key factor when it comes to the most common overall reason for failures.
A particular attention must be paid to mooring line fracture. Mooring lines are especially vulnerable to extreme sea conditions and the resulting fatigue, corrosion, impact damage, and further risks.
It must be stated that the primary challenge is that of economics. Over time technological costs will decline making FOW more competitive and hence attractive for greater depth.
Der Abschlussbericht fasst die Ergebnisse des Forschungs- und Entwicklungsprojektes 2015/2016 im Studiengang Master of Science Wirtschaftsinformatik (FH Münster) zur Themenstellung "Kryptowährungen und Smart Contracts" zusammen. Das Projekt analysierte die Einsatzzwecke, Potenziale und Architekturen von Blockchain-Anwendungen. Des Weiteren wurden verschiedene Fragestellungen zum Nutzen der Blockchain-Technologie in modernen Geschäftsprozessen und zu den technischen Herausforderungen mittels der Entwicklung zweier Prototypen betrachtet. Der erste Prototyp realisiert eine eigene Blockchain, in der verschiedene Angriffsszenarien durchgespielt werden können. Der zweite Prototyp realisiert eine Clearinghouse-Anwendung in Form einer verteilten Smart-Contract-Implementierung (in Ethereum). Der Bericht vermittelt einen Überblick über Ansätze, Strukturen, interne Abläufe und Rahmenbedingungen aktueller Blockchain-Implementierungen. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen neben dem Nutzen auch die Besonderheiten und Einschränkungen der Blockchain-Technologie.
Sustainability is a central issue in food business and food retailing since approximately 3 years (See Teitscheid 2011). Various influential factors are significant for this development. On the one hand consumers choices are changing (See GFK et al. 2009). They are looking for natural, good and healthy food; they have a longing for home and an intact world (See iSuN 2010). The image of a highly efficient, but often ruthless industrial food production in regards to mankind and nature is not appropriate here. On the other hand, raw materials are scarce and, thus, very valuable. Bad harvests, mostly interpreted as a result of climate change, worldwide increasing consumption and the production of food in favor of energy production instead of nutritional aims, lead to a re-evaluation of agricultural resources and their producers. Within this context, food industry is searching for new forms of cooperation and partnership along the value chain in order to secure their resource basis. In the light of their significant environmental impact, an increasing number of companies also start to work on the environmental assessment and optimization of their products and value chains. Therefore they need employees with valid knowledge and competencies in sustainability and resources management. Based on this demand, the master's program "Sustainable Services and Nutrition Management" started in 2009 in the University of Applied Sciences in Münster (Germany)1. This text reports about how the topic of resource efficiency in food/nutrition industry has been integrated within the study program, which projects have been worked on and what experience could be gained from them.
Wind energy conversion systems have attracted considerable attention as a renewable energy source due to depleting fossil fuel reserves and environmental concerns as a direct consequence of using fossil fuel and nuclear energy sources. The increasing number of wind turbines increases the interest in efficient systems. The power output of a wind energy conversion system depends on the accuracy of the maximum power tracking system, as wind speed changes constantly throughout the day. Maximum power point tracking systems that do not require mechanical sensors to measure the wind speed offer several advantages over systems using mechanical sensors. In this paper four different approaches that do not use mechanical sensors to measure the wind speed will be presented; the assets and drawbacks of these systems are highlighted, and afterwards the examined algorithms will be compared based on different characteristics. Finally, based on the analysis, an evaluation is made as to which of the presented algorithms is the most promising.
Kleinräumige Segregationseffekte von Bergwerksstilllegungen am Beispiel ausgewählter Kommunen
(2015)
Wind energy has steadily gained importance in the generation of renewable energy over the last 25 years. A wind turbine has an average life expectancy of about 25 years. After that, thermoplastic composite materials from the rotors, among other things, accumulate and have to be recycled. Previous methods, such as landfilling, incineration and pyrolysis, have not yet proven to be effective in terms of the circular economy because the recycled material cannot be reused for equivalent products. The use of thermoplastic materials can be a sensible alternative, as thermoplastic resins can be recycled almost without loss of value due to their properties. Recycling of fibreglass is also possible with less loss of stiffness. In the future, it will be crucial to scale up thermoplastic rotor blades and create a market for the recycled material.
Self-build small wind turbines are used for rural electrification in the developed and developing world as well as for educational purposes. To give an overview about self-build small wind turbines a systematic literature review was conducted. The identified literature deals with two different vertical and horizontal axis turbine designs. The vertical axis turbines are both prototypes while one of the horizontal axis designs, the design by Piggott is widely used in rural electrification projects. Different papers dealing with the optimization of the Piggott design exist. In retrospect the conduction of a holistic review was not possible due to limited resources and length of this review. Nevertheless it can give a quick overview and a starting point for further research.
Auf Basis der Wirtschaftschulen und der Technischen Schulen des Kreises Steinfurt wurde im Laufe des Forschungsprojektes ein Konzept zur integralen Sanierung von Schulen erarbeitet. Zu Beginn des Projektes wurde eine umfangreiche Bestandsaufnahme der betrachteten Schulen vorgenommen. Hierzu erfolgten messtechnische Untersuchungen in ausgewählten Räumen der Schulen als auch Befragungen der am Schulbetrieb beteiligten Gruppen. Die messtechnischen Untersuchungen umfassten die Raumluftsituation, die Raumtemperatur, die Akustik und die Beleuchtungssituation. Mittels Fragebogen wurde das subjektive Emp-finden der Schüler und Lehrkräfte bezüglich der Raumluft, Akustik, Beleuchtung und Behag-lichkeit erfasst. (Abschnitt 1.1.6, S. 14 und Abschnitt 1.3 bis 1.5, ab S. 33) Die Raumtemperaturen, die Akustik und die Beleuchtungssituation zeigten sich sowohl bei den Messungen als auch in den Befragungen überwiegend als nicht auffällig. Eine gravieren-de Ausnahme hiervon stellten die Raumtemperaturen in den EDV-Räumen der Wirtschaft-schulen dar. Die inneren Wärmelasten durch den Betrieb der Computer lassen die Tempera-tur in den Räumen im Sommer auf unerträgliche Temperaturen ansteigen. Im Rahmen des Projektes wurde daher in einem EDV-Raum die Wirksamkeit einer Kühldecke und einer Schwerkraftkühlung messtechnisch untersucht. Beide Kühlsysteme wurden mittels Kühlwas-ser aus Erdsonden betrieben und waren in der Lage, die Temperatur im EDV-Raum im akzeptablen Bereich zu halten. (Kapitel 5, S. 143) Im Hinblick auf die Überhitzung der Räume und den Stromverbrauch von Computern als Ein-zelplatzlösung wurden die Vorteile des Green-IT bezüglich der Behaglichkeit, des Stromver-brauchs und der Wirtschaftlichkeit im Zusammenhang mit Schulen herausgestellt. (Abschnitt 6.2.1, S. 187) Die Raumluftsituation stellte sich in fast allen untersuchten Situationen als mangelhaft her-aus. Das Ergebnis bestätigt Untersuchungsergebnisse anderer Institutionen im In- und Aus-land und verlangt einen Paradigmenwechsel bezüglich der Belüftung von Schulräumen. Wei-tergehende messtechnische Untersuchungen an einem Proberaum der Technischen Schulen zeigten, dass auch die Lüftung über gekippte Fenster unzureichend ist (Abschnitt 1.3.5, S. 44 bzw. Abschnitt 6.2.5, S. 200). Alles in allem ist bei normaler Personenzahl in einem Klassen-raum eine mechanische Lüftung unerlässlich. In den Technischen Schulen werden diese Er-kenntnisse durch den Einbau von lüftungstechnischen Anlagen umgesetzt. Nach Abschluss von Sanierungsmaßnahmen an den Wirtschaftsschulen wurden erneut akus-tische Messungen in Klassenräumen durchgeführt. Es zeigte sich, dass die vor der Sanierung guten Ergebnisse sich durch akustisch wirksame Wandpaneele erneut einhalten lassen. Das Ergebnis bestätigt, dass pflegeleichte, schallharte Böden in Kombination mit durchdachten akustischen Maßnahmen problemlos funktionieren. Die energetische Sanierung von Gebäuden setzt einen bekannten Ist-Zustand des spezifischen Energieverbrauchs voraus, um Zielstellungen für die durch die Sanierung zu erwartenden Einsparungen formulieren zu können. Erhebungen bei den kommunalen Schulträgern sollten dazu dienen, diesen Ist-Zustand der Schulen zu beschreiben und den energetischen Erfolg bereits durchgeführter Sanierungen zu dokumentieren. Es stellte sich heraus, dass die Dokumentation der entsprechenden Daten bei den Schulträgern in den überwiegenden Fäl-len nicht vorliegen und auch nicht bereitgestellt werden können. Wesentliche Ursachen hier-für sind die Personalsituation und fehlendes Energiemanagement in den Verwaltungen. Der im Arbeitsplan vorgesehenen Erstellung einer Datenbank zu Sanierungsauswirkungen auf den Energieverbrauch von Schulen fehlte damit die Basis. Die zeitliche Entwicklung der spezifischen Energieverbräuche konnte für einige Schulen zusammengetragen werden. (Ab-schnitt 1.2, S. 23; Kapitel 1, S. 85 und Kapitel 3, S. 103) Die Erstellung des Sanierungskonzeptes für die Wirtschaftsschulen war zu Projektbeginn be-reits erfolgt. Im Rahmen des Projektes wurden die anstehenden und darüber hinausgehen-den Sanierungsschritte mittels dynamischer Simulationsrechnungen hinsichtlich ihrer ener-getischen Auswirkungen beurteilt und wirtschaftlich bewertet. Darüber hinaus konnten mit der dynamischen Simulationsrechnung Energieeinsparpotenziale aufgezeigt werden, die mit-tels Optimierung der Betriebstechnik erreicht werden können. (Abschnitt 6.1.4, S. 168) Im Rahmen des Sanierungskonzeptes der Technischen Schulen wurde für die Frischluftzufuhr und Temperierung der Klassenräume nach einem kombinierten, alternativen System ge-sucht. Daraus entwickelte sich die Klimawand. Diese benötigt aufgrund der flächigen Ausfüh-rung in Verbindung mit unterstützenden Konvektionsströmungen in Konvektionsschächten zur Temperierung nur geringe Über- bzw. Untertemperaturen. Gleichzeitig wird die Klimawand für die Frischluftzufuhr mit einem zentralen Belüftungssystem kombiniert. Die Klimawand ist unauffällig, robust mit geringem Platzbedarf und ist somit weitestgehend aus dem Wirkungsbereich der Schüler ausgenommen. (Abschnitt 6.2.3, S. 192) Das Sanierungskonzept der Technischen Schulen wurde im Rahmen des Projektes erstellt. Die jetzt beginnende bautechnische Umsetzung des Konzeptes beinhaltet die wesentlichen Ergebnisse des Projektes. Der Einbau von lüftungstechnischen Anlagen sowie die mittels dy-namischer Simulation erarbeitete bauphysikalische Optimierung sind Ergebnisse der Projekt-arbeit. Die dynamische Simulation hat sich als starkes und wichtiges Werkzeug bezüglich der Erstellung von Sanierungskonzepten erwiesen (Abschnitt 6.1.2, S. 157 und Abschnitt 6.1.4, S. 168). Durch die Sanierung wird der spezifische Primärenergiebedarf der Technischen Schulen von 73 auf rund 25 kWh pro Quadratmeter und Jahr sinken.
With floating offshore wind turbines, new sources of wind energy can be used, which cannot be tapped into by bottom-fixed wind turbine systems. However, due to their design, they experience additional motion caused by wind and wave loads. The motions that are induced into the system have an oscillating course. This affects the aerodynamic properties of the wind turbine and leads to changes in the thrust force and power output of floating wind turbines compared to bottom-fixed wind turbines. Furthermore, the motions lead to an earlier breakdown of the helical wake structure behind the wind turbine and moreover lead to a decreased reliability of the rotor blades. Differences in the effects of wind and wave loads on the aerodynamic performance of floating offshore wind turbines supported by different platform systems were found.
There are many hydropower turbines for low heads or low flows on a small scale. Many technologies are unsuitable for developing countries because equipment or materials are limited, high-tech machines are to expensive or spare parts are not readily available. This review combines currently available technologies with the requirements of developing countries in small, micro and pico hydropower. In small hydropower a propeller turbine from Thailand has a high efficiency of 70 to 80 percent at calculated production costs of around $ 513 per kW. Pumps as turbines are suitable for developing countries in micro hydropower due to readily availability, low price and an large number of standard sizes. In pico-scale, a low-cost Turgo wheel can be made of spoons for $ 48 and yields acceptable values in comparison to a 3D printed Pelton wheel for $ 822. While the Turgo wheel is suitable for high heads, a homemade siphon turbine can be used for low heads. The siphon turbine generates up to 200 W, is made of materials that are available anywhere in the world, and costs less than $ 50.
NRW isst besser!
(2021)