Forschungsprojekte in der E-Wirtschaft

Das Start-up Smart Inspection wurde als Ingenieursbüro aus der Innovationsschmiede der Wien Energie ausgegründet. Das Geschäftsfeld von Smart Inspection sind neue Inspektionsmethoden. Smart Inspection versteht sich als ein Kompetenzzentrum für den Einsatz von Drohnen und Robotern, das gemeinsam mit den Kunden effizientere Inspektionsprozesse umsetzt.

Durch den Einsatz innovativer Technologien wie Drohnen und mobilen Robotern können visuelle Inspektionen effizienter durchgeführt werden. Die aufgenommenen Daten werden mithilfe künstlicher Intelligenz analysiert, von Experten kontrolliert und abgenommen. Smart Inspection bietet effiziente Methoden der Inspektion unter anderem dort, wo sonst teure Industriekletterer, Arbeitsbühnen, Kräne oder Gerüste zur Verwendung kommen. Beispiele für den Einsatz von sensorbestückten Drohnen sind unter anderem: die Performanceanalyse von Photovoltaikmodulen, die Leckagenortung bei Fernwärmeleitungen, die Zustandsbewertung von Gebäuden und Objekten, die Inspektion von Kaminen, Brennkammern und Kanälen, die Neophytendetektion und die Vitalitätsanalyse von Vegetation.

Neben Drohnen kommen bei der autonomen Inspektion von Industrieanlagen auch Roboter zum Einsatz. Roboter mit vier Beinen können vordefinierte Routen regelmäßig begehen, verschiedene Sensordaten aufnehmen, Hindernissen ausweichen und auch über Stiegen steigen.

Ein großer Vorteil mobiler Roboter besteht darin, dass sie auch dort ohne Probleme einsetzbar sind, wo eine Inspektion durch den Menschen für ihn gefährlich sein kann. Ausgestattet mit passenden Sensoren kann ein Roboter auch regelmäßige und repetitive Inspektionsrundgänge übernehmen. Die aufgenommenen Inspektionsdaten werden mithilfe von vortrainierten Machine-Learning-Modellen auf Anomalien überprüft. In einem Gaskraftwerk der Wien Energie ist ein regelmäßiger Inspektionsrundgang durch einen Roboter bereits Realität. Dabei werden Umgebungsparameter kontrolliert, Manometer abgelesen und anhand von künstlicher Intelligenz auf Unregelmäßigkeiten geprüft.

Großbatteriespeicher Wallsee Mitterkirchen

Die Erzeugung von erneuerbarer Energie stellt auch an die Speicherkapazitäten sehr hohe Anforderungen. Um die durch die Einspeisung von Strom aus Photovoltaik und Windrädern verursachten Schwankungen im Netz schnell und effizient auszugleichen, hat die VERBUND Hydro Power GmbH beim Donaukraftwerk Wallsee Mitterkirchen einen Großbatteriespeicher errichtet. Der Speicher besteht aus fünf 640-Fuß-Containern und hat eine Primärregelleistung von 8 MW und eine Speicherkapazität von 14,2 MWh. Durch die Kombination des Speichers mit einer Maschine des Kraftwerks kann das Gesamtsystem in Summe 16 MW Primärregelleistung zur Verfügung stellen. Der Großbatteriespeicher Wallsee Mitterkirchen ist derzeit mit Abstand Österreichs größte Batterieanlage.

Solarpark Friesach

Mit dem Solarpark Friesach konnte in Kärnten die größte solarthermische Anlage Österreichs in Betrieb genommen werden. Teile des aus Sonnenkollektoren, einem Biomasseheizkraftwerk und einem Pufferspeicher bestehenden Projektes wurden über ein Bürgerbeteiligungsmodell finanziert. Im Sommer deckt die Anlage zu hundert Prozent den Warmwasserbedarf aller Fernwärmekunden von Friesach ab, in der Übergangszeit ist sie ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung von Hauswärme. Mit 2,5 Millionen Kilowattstunden liefert der Solarpark eine Ener-giemenge, die dem Jahresverbrauch von rund 500 Wohnungen entspricht, und trägt so maßgeblich zur Dekarbonisierung bei. In vielen Aspekten ist der aus 436 Großflächenkollektoren bestehende Solarpark Friesach ein absolutes Pionierprojekt. Er umfasst eine Fläche von fast 6.000 Quadratmetern, insgesamt wurden in das Projekt rund zwei Millionen Euro investiert. Mit der Integration von Solarthermie in diesem großen Ausmaß zeigt sich die Kelag einmal mehr als einer der führenden österreichischen Player auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien.

Monitoring der Gewässerökologie am Inn

Das Gemeinschaftskraftwerk Inn ist Europas erstes großes Schwall-Ausleitungs-kraftwerk. Zugleich ist es auch die erste Pilotanlage, in der die Möglichkeiten ausgelotet werden, wie sich die Schwallsenkung reduzieren und so negative Einflüsse auf die Gewässerökologie verhindern lassen. In Kooperation mit der Universität für Bodenkultur wird entsprechend dem UVP-Bescheid ein umfangreiches Monitoring des Inn betrieben. Die so gewonnenen Daten und Erkenntnisse sollen als Ausgangspunkt für weitere wissenschaftliche Untersuchungen zur Gewässerökologie und zu nachhaltigem Gewässermanagement im alpinen Raum dienen und zu einem besseren Prozessverständnis beitragen.

HalloSonne

Mit HalloSonne hat VERBUND sein erstes Corporate-Start-up gegründet. Ziel des Unternehmens ist es, die Nutzung von Photovoltaik für Kunden noch leich-ter und attraktiver zu gestalten. Die Idee dahinter: Solarenergie ist die am leichtesten zu installierende und am besten skalierbare Technologie zur Erzeugung erneuerbarer Energie. Um die Energiewende zu schaffen, muss der Zugang zu Photovoltaik daher so einfach gestaltet sein wie nur möglich. Mithilfe von HalloSonne können Interessierte einen rein digitalen Photovoltaik-Planungs-, Beratungs- und Bestellprozess durchlaufen. Bei der Anschaffung der Anlage gibt es zudem die Möglichkeit, sich zwischen Sofortkauf- und Miet-Modell zu entscheiden.

Digitales Wasserkraftwerk

Mit dem Projekt „Digitales Wasserkraftwerk“ treibt VERBUND die Digitalisierung in der Energieerzeugung weiter voran. Im Rahmen des Projekts  werden Innovationen von einem interdisziplinären Team entwickelt und in einem Pilotkraftwerk umgesetzt. Dazu gehören neuartige Sensorik- und Diagnose-Systeme ebenso wie digitale Zwillinge von Wasserkraftwerken oder neue Ansätze zur Datenanalytik. Im Fokus des Projekts stehen auch diverse Lösungen zur Inspektion und Vermessung der Anlagen sowie des Gewässeruntergrunds. Sogenannte Remotely Operated Vehicles und Autonomous Surface Vehicles werden beispielsweise in einzelnen Kraftwerken bereits im realen Betrieb eingesetzt und könnten schon bald zu einer weit verbreiteten Methode für die Anlagenbeurteilung werden.

FIThydro-Projekt

Im Forschungsprojekt Fishfriendly Innovative Technologies for Hydropower, kurz: FIThydro, wurde nach Möglichkeiten gesucht, kosteneffiziente Umweltlösungen für Wasserkraftwerke zu entwickeln. Dabei standen vor allem Strategien zur Vermeidung von Fischschäden sowie zur Verbesserung der Fischpopulation im Vordergrund. Insgesamt beteiligten sich dreizehn Forschungseinrichtungen und dreizehn Unternehmen aus verschiedenen europäischen Ländern an dem Projekt. Als Teststandorte dienten unter anderem Anlagen der TIWAG und Anlagen von VERBUND. Inzwischen liegen die Ergebnisse des Projekts in Buchform vor und sind unter dem Titel „Novel Developments for Sustainable Hydropower“ im Springer Verlag als Open-Access-Ressource zugänglich.

Gewässerforschungsprojekt ÖkoResch

Das gemeinsame Ziel des Forschungsprojektes ÖkoResch ist die Ausarbeitung methodischer und konzeptioneller Grundlagen zur Definition des sogenannten guten ökologischen Potenzials in Schwallstrecken sowie in hochalpinen Restwasserstrecken. Bezüglich Schwall wird die modellhaft entwickelte Methodik an ausgewählten Gewässerstrecken und an unbelasteten Vergleichsgewässern auf ihre Einsetzbarkeit getestet und, wo notwendig, weiterentwickelt. Bezüglich Restwasserstrecken im Hochgebirge werden Dotationsversuche an Bachfassungen im Hochgebirge gemacht, um die Wirkung von Restwasserabgaben im Hochgebirge auf die Gewässerökologie zu untersuchen und daraus Ableitungen für notwendige Wasserabgaben an Bachfassungen festlegen zu können.

Gmunden HighTLink

Am Beispiel des Zementwerks Gmunden erarbeitet die Energie AG Oberösterreich gemeinsam mit Projektpartnern Konzepte, die es ermöglichen, Abwärme aus industriellen Prozessen auf hohem Temperaturniveau zu Großabnehmern zu transportieren. Zu den wichtigsten Herausforderungen des Projekts zählen die Wärme-Auskopplung aus Zement-Abgas, die Mediumsauswahl für den Transport, das Leitungsrouting und die Dampfeinbindung sowie rechtliche Fragen. Um trotz der Produktionsschwankungen und somit einem wechselnden Dargebot an Abwärme eine konstante Versorgung zu gewährleisten, werden im Projekt auch unterschiedliche Speichermöglichkeiten untersucht und labortechnisch getestet. Es wird auch eine Speichertechnologie für den Langzeitspeicher entwickelt.

Underground Sun Storage 2030

Gemeinsam mit elf Partnern erforscht die Energie AG Oberösterreich neue Wege zur Speicherung von erneuerbaren Energien. Im Zuge des Projekts „Underground Sun Storage 2030“ wird die großvolumige Speicherung von Wasserstoff in ausgeförderten Erdgaslagerstätten erprobt. Auf diese Weise soll die im Sommer aus Photovoltaik erzeugte, ausreichend verfügbare Energie in Form des Energieträgers Wasserstoff zum Verbrauch in den Wintermonaten zwischengespeichert werden. Die Energie AG Oberösterreich beteiligt sich an jenen Teilen des Projekts, bei denen die Erzeugung von grünem Wasserstoff mithilfe von Elektrolyse sowie die weitere Verwendung des Wasserstoffs im Mittelpunkt stehen.

Freileitungen im Mittel- und Niederspannungsnetz bestehen zum Großteil aus Holzmasten. Um die Masten vor Witterungseinflüssen zu schützen und eine Lebensdauer von rund vierzig Jahren zu erreichen, wurde bislang als Imprägnierung vor allem Teeröl verwendet. Die Verwendung entsprechender Produkte ist allerdings umweltbelastend und unterliegt zunehmend Einschränkungen. Der Ersatz von Holzmasten durch Träger aus Stahl oder Beton oder der Einsatz von salzimprägnierten Hölzern erweist sich aus ökonomischen Gründen als nicht praktikabel, das hohe Gewicht von Beton und Stahlkonstruktion stößt überdies auf nur wenig Akzeptanz bei den Grundeigentümern.

Im Rahmen des LEADER-Programms für die ländliche Entwicklung ist die Energienetze Steiermark GmbH daher an einem Projekt des Holzinnovationszentrums beteiligt, bei dem an einer alternativen Beschichtungsmöglichkeit aus Glas- bzw. Naturfasern gearbeitet wird. Die Beschichtung zeichnet sich durch ähnliche Eigenschaften wie die bisher verwendeten Produkte aus, aber ohne deren ökologische Nachteile. Auch das äußere Erscheinungsbild ist ähnlich, weshalb bei einem Ersatz der alten Masten das gewohnte Landschaftsbild erhalten bleiben würde.

Im Zuge des Projektes wird durch den Technologiepartner Composite Solutions (CSG) ein Maschinenprototyp für die Rundumbeschichtung mit den neuen Materialien entwickelt. Nach seiner Fertigstelllung sollen erste Maststücke auf ihre Praxistauglichkeit getestet und optimiert werden. Bei Vorliegen positiver Ergebnisse soll eine weitere Projektphase gestartet und im Murtal eine rund zwei Kilometer lange Teststrecke errichtet werden.

Die neue Art, Strommasten aus Holz witterungsbeständig zu machen, soll einerseits Energieunternehmen ermöglichen, ihre Nieder- und Mittelspannungsnetze sukzessive, ohne allzu großen Aufwand zu erneuern. Für Waldbauern, die Hölzer aus Kiefer, Lärche, zum Teil Fichte kultivieren, bringt sie neue Absatzmöglichkeiten und fördert so die regionale Entwicklung.

Power2X Kufstein – innovative Sektorkopplungsanlage mit Wasserstoffzentrum

Im Rahmen des Projekts Power2X Kufstein arbeitet die TIWAG am Bau einer einzigartigen Sektorenkopplungsanlage mit Wasserstoffzentrum. Die Anlage wird südwestlich von Kufstein in der Nähe des TIWAG-Laufwasserkraftwerkes Langkampfen liegen. Sie soll eine Verbindung von Strom-, Gas- und Wärmenetzen mit emissionsfreier Mobilität leisten. Das Herzstück des Projekts stellen modular erweiterbare PEM-Elektrolyseure dar, die Wasserstoff aus erneuerbarer Energie produzieren. Der Wasserstoff soll nicht nur vor Ort als Betankungsmöglichkeit für Fahrzeuge zur Verfügung stehen, sondern auch in mobilen Speichern, sogenannten Trailern, abgegeben werden.

Green the flex

In einem Kooperationsprojekt von EVN und Cybergrid sollen 3.000 Kundinnen und Kunden der EVN bis zum Jahr 2025 in einem Schwarmspeicher gebündelt und so zu aktiven Teilnehmern der Energiewende werden.

Der Hintergrund des Projekts sind die mit der Energiewende verbundenen Herausforderungen eines Umstiegs auf erneuerbare Energien. Derzeit sorgen fossile Kraftwerke dafür, dass das Strom-netz auch dann im Gleichgewicht bleibt, wenn die Stromnachfrage hoch ist, die Produktion aus Wasser, Wind und Sonne allein diese Nachfrage aber nicht decken kann. In Zukunft muss diese Aufgabe aber auf einem anderen Weg gelöst werden, denn im Zuge der angestrebten Klimaneutralität ist ein völliger Ausstieg aus fossiler Energiebereitstellung geplant. Die im Green-the-flex-Projekt entwickelte Idee ist eine sehr gut realisierbare Möglichkeit, um die Abhängigkeit von fossiler Energie zu reduzieren. Das Bestreben des Projekts ist es, den Stromverbrauch von Haushalten in jene Zeiten zu verschieben, in denen ausreichend Strom, im Idealfall zu hundert Prozent aus erneuerbaren Energien, zur Verfügung steht. Angestrebt wird eine Nutzungsverschiebung vor allem bei den klassischen Großverbrauchern in einem Haushalt wie Warmwasserboiler, Wärmepumpe, Batteriespeicher oder E-Auto. Bei diesen Verbrauchern führt eine zeitliche Verschiebung auch zu keinem Komfortverlust.

Durch das Verschieben der Nutzungszeiten kann der Einsatz fossiler Kraftwerke schon heute massiv reduziert werden. Alleine im Rahmen des Green-the-flex-Projektes sollen pro Jahr mindestens 3.500 Tonnen an CO2 ein-gespart werden. Die Glättung der Verbrauchsspitzen führt überdies dazu, dass mehr Strom aus erneuerbaren Energien in das Netz integriert werden kann. Um die Herausforderung einer zeitlichen Verschiebung der Stromnutzung zu meistern, und für Kundinnen und Kunden so bequem wie möglich zu gestalten, wurde im Rahmen des Green-the-flex-Projekts ein digitaler Optimierungsassistent entwickelt. Dieser Optimierungsassistent mit dem Namen „jou-lie“ ist das technische Kernstück des Projektes. Er verbindet das Stromnetz und die Verbraucher im Haushalt zu einem intelligenten Gesamtsystem, einem sogenannten Schwarmspeicher.

Monitoring Windradenteisung

Monitoring von Windrädern ist im Winter für die Versorgungssicherheit besonders wichtig. Da von Rotorblät-tern abfallendes Eis eine große Gefahr darstellt, schalten Warnsysteme Windkraftanlagen bei Vereisungsgefahr sofort ab. Erfolgen solche Abschaltungen großflächig, führt das zu unerwarteten Leistungsdefiziten im Stromnetz, denn bereits eingeplante Energiemengen sind auf einmal nicht mehr verfügbar und müssen von APG sehr kurzfristig beschafft werden, um ein Gleichgewicht von Erzeugung und Verbrauch wiederherzustellen. Gelingt es, mithilfe intelligenter Prognosemodelle und des Einsatzes von Sensorik vereisungsbedingte Stillstände schon im Vorfeld zu erkennen, wird das Zeitfenster für die Beschaffung von Ersatzenergie größer, womit auch die Versorgungssicherheit steigt.

In einer österreichweit einzigartigen Kooperation betreiben die Energieunternehmen Kelag und KNG-Kärnten Netz ein gemeinsames Messlabor mit einer Schule, der HTL Mössingerstraße in Klagenfurt. Das Labor wird einerseits für Ausbildungszwecke im Rahmen des HTL-Unterrichts genutzt, andererseits werden hier aber auch regelmäßig Messungen für die beiden Unternehmen durchgeführt. Dementsprechend ist das Labor so ausgestattet, dass es sowohl für praktische Anwendungen als auch für die Lehre nutzbar ist. Es verfügt über mehrere High-Tech-Laborarbeitsplätze mit Regelnetzgeräten, Funktionsgeneratoren, Oszilloskopen, Leistungsanalysatoren, Power-Quality-Analysatoren und Störschreibern. Ein wichtiger Erfolg der Kooperation ist aus der Sicht der Energiewirtschaft die Verankerung des Themas E-Mobilität im fachtheoretischen Unterricht, etwa im Bereich Antriebstechnik oder im Bereich Energiesysteme. Die Kooperation mit der HTL Mössingerstraße bietet die Möglichkeit, wichtige Nachwuchskräfte für die E-Wirtschaft zu gewinnen.

Voltage Guard

In einem internen Innovationsprojekt integriert die Netz OÖ GmbH von Smart Metern gemessene Spannungsdaten in betriebliche Prozesse. Dazu werden die Daten verortet und im Geographischen Informationssystem GIS visualisiert. Die Basis der Visualisierung ist eine Reduktion der Spannungsdaten auf statistische Größen, die bereits im Smart Meter erfolgt. Das Projekt soll eine bessere Ausnützung der bestehenden Infrastruktur ermöglichen, vor allem bei der Anschlussbeurteilung von dezentralen Erzeugungsanlagen.

Industry4Redispatch

Mit dem Projekt Netzentwicklung – Mission 2030 hat vorarlberg netz die Voraussetzungen geschaffen, um in einer herausfordernden Zukunft weiter die Bereitstellung einer leistungsfähigen Netzinfrastruktur zu gewährleisten. Im Rahmen des Projekts wurden die dafür nötigen Strategien, Konzepte und Maßnahmen erarbeitet. Wissenschaftlich begleitet haben das Projekt die Fachhochschule Vorarlberg und die Forschungsstelle für Energiewirtschaft.

Als Folge des Projekts sollen unter anderem bis 2030 rund zwanzig Prozent der Trafostationen in Vorarlberg als intelligente Ortsnetzstationen, sogenannte iONS, ausgeführt werden. Dadurch wird das Verteilernetz regelbarer, ein Teil des dafür notwendigen, klassischen Netzausbaus kann auf diese Weise verringert werden. Zur besseren Netzauslastung sollen auch regelbare Ortsnetztransformatoren beitragen, deren Installation zügig vorangehen soll.

Als Grundlage für die Empfehlungen simulierten Forscher verschiedene Ausbaupfade für Photovoltaik und Elektromobilität und beurteilten dann deren Auswirkungen auf die Niederspannungsnetze in Vorarlberg. Die Handlungsempfehlungen selbst berücksichtigen zwei Szenarien: ein reines Ausbauszenario, bei dem die zusätzliche Netzkapazität ausschließlich durch die Schaffung neuer bzw. leistungsfähiger Leitungen erreicht wird, und ein kombiniertes Szenario, bei dem der physische Ausbau mit Maßnahmen kombiniert wird, die die Netze durch Digitalisierung intelligenter und leistungsfähiger machen. Im Untersuchungsszenario gingen die Experten bis 2030 von einem PV-Ausbau auf 600 GWh/a, einer E-Mobilitätsdurchdringung von 30 Prozent und linearen Steigerungen im Bereich der Wärmepumpe aus. Bei der Ableitung der Strategien wurden zwei Varianten berücksichtigt: eine Minimalvariante, die ein Netzversagen verhindert, und eine Variante, bei der die Ausbauschritte so dimensioniert sind, dass vorarlberg netz auch in Zukunft all seine Aufgaben in gewohnter Qualität und mit einer Netzauslastungs-Reserve von mindestens zwanzig Prozent erfüllen kann.

In Zahlen gegossen bedeutet dieses Szenario, dass vorarlberg netz bis 2030 zusätzlich zu den jährlichen Investitionen für Erneuerung und Instandhaltung rund 100 Millionen Euro in den Bereichen Netzausbau und Digitalisierung aufwenden wird.

Das Forschungsprojekt URCHARGE behandelte die Optimierung der Ladeinfrastruktur für E-Mobilität im mehrgeschossigen Wohnbau. Im bisher größten Elektromobilitätsfeldtest Österreichs wurde untersucht, wie man das Laden der Elektrofahrzeuge in Mehrfamilien-Wohnhäusern steuern kann, um bei möglichst niedriger Netzbelastung die gewünschte Aufladung der Batterie zu erreichen.

An dem sechsmonatigen Feldtest nahmen 51 Haushalte mit Elektroautos teil. Das entspricht einer E-Mobilitätsrate von 50 Prozent in der Wohnanlage.

Energie Zukunft Niederösterreich GmbH (EZN)

Die Energie AG Oberösterreich hat eine App entwickelt, die den Kunden ermöglicht, selbst produzierten Strom untereinander zu tauschen, zu verkaufen, zu verschenken oder zu spenden. Die Preise werden von den Produzenten und den Konsumenten gemeinsam festgelegt. Für die Nutzung des E-Fairteilers ist keine zusätzliche Hardware nötig, da die Daten der Smart-Meter-Stromzähler verwendet werden.