Technologiezentrum Energie-Campus Hamburg · Der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert das 7,3 Mio. Euro Projekt Energie-Campus Hamburg mit rund 3,5 Mio

FactBook – Technologiezentrum Energie-Campus Hamburg

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Technologiezentrum

Energie-Campus Hamburg

Aufbau einer Forschungseinrichtung für Windenergie,

Netzintegration und Speicherung

http://haw-hamburg.de/cc4e.html


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Zusammenfassung

In den Bergedorfer Schleusengärten soll bis Ende 2014 der Energie-Campus Hamburg – ein „Silicon Valley

der Erneuerbaren Energien“ – entstehen. Das Competence Center für Erneuerbare Energien &

EnergieEffizienz (CC4E) der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW Hamburg) will als

Keimzelle dieses Energie-Campus ein Technologiezentrum mit einem Windpark in Curslack – ca. 1000m

von den Schleusengärten entfernt – errichten: ein deutschlandweit einzigartiges Projekt!

Der Bezirk Bergedorf soll hierdurch zu einem Zentrum der Forschung und Ausbildung für Windenergie,

Netzintegration, Speicherung und damit für die Energiewende entwickelt werden. Durch dieses Projekt und

weitere Partner, die sich am Energie-Campus in räumlicher Konzentration ansiedeln werden, entsteht ein

„Leuchtturm“ für die Erneuerbaren Energien. Die Entwicklung der Metropolregion Hamburg zu einem

führenden Zentrum der Branche hinsichtlich Forschung und Ausbildung für Erneuerbare Energien würde

hierdurch nachhaltig gestärkt werden.


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Die Erneuerbaren Energien haben sich in den letzten Jahren mit großer Dynamik zu einem wichtigen

Element der Wirtschaftspolitik entwickelt. Forschung und Innovation im Bereich der Erneuerbaren Energie

sind für Hamburger Unternehmen unabdingbar, um international wettbewerbsfähig zu bleiben und den

Umschwung auf nachhaltige Formen der Energie zu schaffen. Als Leuchtturmprojekt für diese Aufgaben

errichtet das Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) der Hochschule

für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg) das Technologiezentrum Energie-Campus

Hamburg.

Zielsetzung des Energie-Campus ist die Vernetzung zwischen Unternehmen, Hochschulen und

Einrichtungen zur Entwicklung von anwendungsnahen Lösungen/Innovationen für Erneuerbare Energien

(EE), die einen hohen Nutzen für die Allgemeinheit bewirken sollen.

Abbildung 1: Ziele des Energie-Campus

Einzelziele sind:

Wissensorientierung:

Förderung des Technologietransfers, Stärkung des Wissenschaftsstandorts Hamburg, Stärkung des

wachsenden Clusters EE

Unternehmensorientierung:

Förderung der Ansiedlung von EE-Unternehmen und deren Forschungsvorhaben sowie von Neu- und

Existenzgründungen, Weiterbildung und Qualifizierung von Fachkräften


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Bürgerorientierung:

Vermittlung von Wissen und Informationen sowie Schaffung von Akzeptanz für die Energiewende bei

Bürgerinnen und Bürgern, Entwicklung von Nachhaltigkeitsstrategien. Für Hamburg und den gesamten norddeutschen Raum steht dabei die Windenergie an erster Stelle. Die

technologischen Schwerpunkte des Energie-Campus sind daher Windenergie und die interdisziplinär

verbundenen Bereiche Netze/Netzintegration (Smart Grids, Demand Side Integration/Energieeffiziente

Stadt) sowie Teilbereiche der Energiespeicherung.

Abbildung 2: Technologische Schwerpunkte

Der Energie-Campus soll die Ansiedlung von Unternehmen der EE-, insbesondere der Windbranche

fördern, indem Potenziale für Forschung, Vertrieb, Management und insbesondere für technologische

Innovationen geschaffen werden. Als Keimzelle des wachsenden Energie-Campus will das CC4E der HAW

Hamburg eine Forschungseinrichtung mit einem Windlabor und einem Smart-Grid/Demand Side

Integration-Labor sowie einem Windpark realisieren. Die am Energie-Campus entstehenden Innovationen

sollen die Erneuerbaren Energien als Branche stärken und einen wesentlichen Beitrag für die

Energiewende – insb. in Hamburg – leisten.

Der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert das 7,3 Mio. Euro Projekt Energie-

Campus Hamburg mit rund 3,5 Mio. Euro. Der Senat der Freien und Hansestadt Hamburg unterstützt mit

3,8 Mio. Euro. Weitere Mittel für Grundstückserwerb, Sach-, Personal- und Betriebskosten werden von

der HAW Hamburg finanziert. Der geplante Windpark wird ein zusätzliches Investitionsvolumen von circa

10 Mio. Euro aufweisen und durch eine Projektfinanzierung realisiert.


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Abbildung 3: Technologiezentrum und Windpark

Abbildung 4: Energie-Campus Hamburg und WEA Standorte in Bergedorf


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Abbildung 5: Flurstücke Das Technologiezentrum mit dem Windlabor und dem Smart-Grid-Labor wird eine Größe von knapp

1000qm aufweisen und im Bezirk Hamburg-Bergedorf, Schleusengärten angesiedelt sein. Der Komplex

ermöglicht die Forschung an verschiedenen Themen der Erneuerbaren Energien: Im Windlabor sollen

Windenergie-Projekte zu Umweltverträglichkeit (Schallreduzierung, Monitoring Fledermäuse) sowie

Anlageneffizienz (Triebstrang, Komponenten), vornehmlich im maschinenbaulichen Bereich, bearbeitet

werden. Im Smart Grid-Labor hingegen sollen Vorhaben zur Netzintegration, d.h. effiziente Integration von

Systemkomponenten, bearbeitet werden. Neben der Erfassung technischer Daten ist ein Umweltmonitoring

zur Ermittlung des Einflusses des Windparks auf die Umwelt ein Forschungsvorhaben des Windlabors.


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Abbildung 6: Forschungsvorhaben Windlabor

Projekte zur Reduzierung von Lärmemission durch akustische Sensorik und Akustikkameras, zur

Auswertung der Geräuschentwicklung der Windenergieanlagen sowie neue Technologien zum Schutz von

Fledermäusen mit Hilfe von so genannten Bat-Detectors, zählen zu den Forschungsinhalten. Einen hohen

Stellenwert nehmen Testeinrichtungen für Komponenten und Teilsysteme von Windenergieanlagen ein.

Anhand der Forschungsergebnisse soll ein wesentlicher Beitrag zur Erhöhung der Zuverlässigkeit bzw. zur

Reduzierung von Ausfällen von Windenergieanlagen erreicht werden.

Die Forschungsthemen im Windlabor zielen auf die Prognosegenauigkeit von Schadenszuständen bzw.

Initialschädigungen, Simulationsprojekte an realen Anlagen und unter realen Umweltbedingungen,

Ertragsoptimierungsanalysen u.v.m. Hierfür wird im Windlabor eine Leitwarte eingerichtet, die neben der

online-Überwachung klassischer Betriebsdaten auch einen tiefen Einblick in den technischen Zustand der

Anlage mittels Schwingungsüberwachung ermöglicht.

Ferner sollten Ertwicklungsprojekte für Kleinwindenergieanlagen realisiert werden. Hier setzt auch das

geplante „Virtual Reality Lab“ an, das insbesondere bei den Themen virtueller Zusammenbau, Wartung und

Benutzung der Windkraftanlagen (WKA) eine wichtige Rolle spielt.

Im Smart-Grid- und Demand Side Integration-Labor können echte Erzeugerwerte (vorzugsweise Windstrom

des Windparks) in Simulationsprojekten zur Verstetigung und verlässlichen Planbarkeit der elektrischen

Leistung verarbeitet werden. Hier soll untersucht werden, welche Effizienzgewinne sich durch

Lastmanagement und integrierte Kraftwerkslösungen („virtuelle Kraftwerke“) erzeugen lassen.


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Abbildung 7: Forschungsvorhaben Smart Grid-Labor

Die bisherigen Aktivitäten des Center für Demand Side Integration (CDSI) am CC4E und des Center für

Selbstorganisation in Verteilten Systemen (CSVS) sollen im Smart-Grid-Labor integriert werden. Hier bietet

sich die einmalige Gelegenheit die Schwankung der (prognostizierten) Einspeisung der beteiligten

Windkraftanlagen und Kleinwindenergieanalgen in Simulationen und durch konkrete vorhandene Anlagen

und deren Strombezug auszugleichen. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad der Energieerzeugung.

Durch die Verbindung des Wind- und Smart Grid-Labors sollen zahlreiche Synergiepotenziale geschaffen

werden. So kann z.B. eine genaue Untersuchung der Integration von Windstrom in das Stromnetz erfolgen.

Durch die Ergänzung mit einzelnen Speicherkomponenten (Power-to-Gas-Demonstrator,

Wasserstoffspeicher-Demonstrator, Netzanbindung an Pumpspeicher) können

Schwankungsausgleichungen im realen Betrieb erfolgen und damit Potenziale für Effizienzsteigerungen

entlang der gesamten Kette „Erzeugung – Demand Side Management – Speicherung untersucht und

realisiert werden.

Die Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg verfügt über ein sehr breites Kompetenzprofil

im Bereich der Erneuerbaren Energien und Energiesysteme, insbesondere der Windenergie, sowie auch

der Leistungselektronik, wie z.B. im Bereich der Bauelemente der Leistungselektronik, der

Stromrichtertopologien, der Frequenzumrichter, der regenerativen Energietechnik, der elektrischen

Antriebstechnik, der Stromversorgungen, der Batterietechnik und -sensorik, der Brennstoffzellen, der

Netzanbindung / -integration, der Smart Grids / Demand Side Managment sowie der Mess- und

Sensortechnik.


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Aufbauend auf diesen Kompetenzen hat die HAW Hamburg ihr Forschungsprofil in den letzten Jahren

erheblich gesteigert und eine Vielzahl von Forschungsprojekten im Bereich der regenerativen

Energiesysteme akquiriert. Die folgenden Tabellen stellen durchgeführte und aktuell laufende

Forschungsvorhaben dar. Diese werden mit Industriepartnern sowie öffentlichen Fördergebern aus einem

sehr breiten Anwendungsfeld durchgeführt.

Tabelle 1: F&E-Kompetenzen an der HAW Hamburg im Bereich Windforschung (onshore / offshore)

AZIMUT

Optimierte Azimut Systeme für Offshore- Windenergieanlagen

BeBen XXL

Betriebsfestigkeitsnachweis von WEA-Großkomponenten am Beispiel der Hauptwelle

WindNumSim

Struktur- und Akustikoptimierung von Windenergieanlagen mit Hilfe numerischer Simulation

Energie-Campus

Forschungs- und Ausbildungslabore für Windenergie und intelligente Stromnetze

ZOFF

Zweiblatt-Offshore-Windenergieanlagen

Tabelle 2: F&E-Kompetenzen an der HAW Hamburg im Bereich Netze / Netzintegration / Smart Grid

INSEL

Internetbasiertes System eines erweiterbaren Lastmanagements zur Integration in virtuelle Kraftwerke

Belade- algorithmen

Demand-Side-Management und –Integration

SodekoVS

Dezentrale Koordination in verteilten Systemen Multiagenten-Simulationswerkzeuge

Smart Power Hamburg

Stadtinfrastruktur geprägtes Smart Grid Betriebskonzepte für smart balancing, Auslegungs- und Anbindungsoptimierung , Verbundbetrieb von Lastmanagementanlagen Intelligenter Energieanlagenverbund

E-Harbours

Entwicklung neuer Energiestandards für eine innovative und intelligente Energielogistik entspr. der Anforderungen einer Hafenregion

GEWISS

(im Abschluss des

Bewilligungsverfahrens)

GEographisches WärmeInformations- und SimulationsSystem zur Vorausberechnung von Wärmebedarfsentwicklung und Wärmebereitstellung

Energie-Campus

Smart-Grid-Labor-Demand-side-Management:

Netzintegration

Gebäude

BHKW / Wärmepumpe


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Tabelle 3: F&E-Kompetenzen an der HAW Hamburg im Bereich Energiespeicher

BATSEN

Drahtlose Zellensensoren für Fahrzeugbatterien

Li-Powerblock

Entwicklung anwendungsspezifischer Systeme der Leistungselektronik, neuartige Speichersysteme für effiziente PV-Anlagen

tubulAir

Entwicklung der Schlüsseltechnologien zur kostengünstigen Herstellung einer mikro tubulären Redox Flow Batterie mit gesteigerter Energie und Leistungsdichte für stationäre Anwendungen

PV-Opti

Strategien zur System-Optimierung von Photovoltaikanlagen

PVW-Hybrid

PV-Wind Hybridsystem für dezentrale Energieversorgung, Steuerung und Regelung von Inselanlagen

Energie-Campus

Smart-Grid-Labor-Speicherung: Integration volatiler erneuerbarer Energien durch die Bereitstellung von Reserveenergie und ausgeglichenen Bilanzkreisen

H2-Methanisierung

Wasserstoff / Elektrolyse

Pumpspeicher Geesthacht

Tabelle 4: F&E-Kompetenzen an der HAW Hamburg im Bereich Umwelt und Akustik

Risikomini- mierungs- Maßnahmen für Fledermäuse

Monitoring der Fledermäuse und Optimierung der Windenergieanlagen zum Schutz der Fledermäuse

Neben den o.a. Forschungsprojekten, die am Energie-Campus weiter ausgebaut werden, bestehen an der

HAW Hamburg weitere Projekte in den Themenbereichen Energiespeicher und Bioenergie. Am Energie-

Campus sollen sukzessive neue Forschungsprojekte zu Energiespeicherung entstehen. Im Vordergrund

stehen dabei die Wasserstoff-Erzeugung aus Windstrom und –verwendung aus Methanisierung.


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Tabelle 5: F&E-Kompetenzen an der HAW Hamburg im Bereich Bioenergie

Biogasind

Erhöhung der Raumzeitausbeuten von industriellen Biogasanlagen, Prozessanalytik, Spurenelemente im ppb Bereich, quantitatives mikroskopisches Fingerprinting

MoMiS

Molekularbiologische und mikrobiologische Systemanalyse von Biogasreaktoren zur Effizienzsteigerung von Biogasanlagen

Bioaugment

Bioaugmentation: Entwicklung von Starterkulturen für Biogasanlagen

BiogasCore

Biogas-Core Microbiom: Etablierung eines Core-Mikrobioms für Biogasanlagen - Genom-Sequenzierung von Isolaten aus Biogasanlagen und Mapping von Metagenom-Datensätzen

Hygvergärung

Entwicklung eines Biogasprozesses zur hygienisierenden Vergärung

EIT

Energy Independence Technology, Klimaschutzprojekt der Freien und Hansestadt Hamburg

Teleferm

Telefermentation-Anwendung einer Fuzzylogik-Regelung für eine Hochdurchsatzbiogasanlage

GS Keytec

Erstes kooperierendes, von der BWF gefördertes Graduiertenkolleg „Key Technologies for Sustainable Energy Systems in Smart Grids“ zwischen Universität Hamburg und HAW

BiEn

Prozesskontrolle für die thermophile Vergärung von Pflanzensäften („Grasvergärung“)

Nexxoil

Erdölersatz aus Biomasse und Abfall

READEST

Biorohölerzeugung unter Einsatz der Reaktivdestillation

Das Projekt hat eine große Bedeutung für die Steigerung der Qualifikationen von Studierenden. Durch den

Systemverbund der Forschungseinrichtungen mit dem realen Windpark soll ein Qualitätsschub in der

praxisnahen Ausbildung erzeugt sowie interdisziplinäre Kompetenzen den Studierenden der HAW

Hamburg vermittelt werden. In studentischen Lernprojekten sollen Fähigkeiten zur technischen und

kaufmännischen Betriebsführung des Windparks erworben werden.


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Der Windpark soll durch eine eigens zu gründende Gesellschaft realisiert und betrieben werden; der CC4E

Windenergie GmbH.

Abbildung 8: CC4E Windenergie Die nach Abzug aller Kosten verbleibenden Überschüsse werden für die nachhaltige Sicherung der

Betriebskosten der Forschungseinrichtungen sowie mittelfristig für weitere Projekte im Sinne der

gemeinnützigen Zielsetzung verwendet u.a. für Personal zum Betrieb der Forschungseinrichtungen, im

optimalen Liquiditätsfall auch für die Einrichtung einer Stiftungsprofessur für Windenergie beziehungsweise

nach circa fünf Jahren für langfristige Projektvorhaben.

Der mit der Energiewende verbundene beschleunigte Umbau der Energiegewinnung/Energieversorgung

und die umwelt- und gesellschaftsverträgliche Transformation der Energiesysteme in Deutschland stellen

insbesondere in Metropolregionen eine Herausforderung dar. Denn neben der Entwicklung und Umsetzung

nachhaltiger Lösungen kommt es insbesondere darauf an, diese wirksam zu kommunizieren und den

Dialogprozess mit allen gesellschaftlichen Gruppen zu führen. Hierdurch wird Akzeptanz, Unterstützung

und Eigenverantwortlichkeit der Bürger im Hinblick auf Nachhaltigkeit im eigenen Bereich erzeugt. Daher

bilden, neben den technologischen Zielsetzungen, auch ökonomische beziehungsweise gesellschaftliche

Ziele weitere Schwerpunkte des Technologiezentrums.


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Abbildung 7: ökonomische/gesellschaftliche Schwerpunkte

Studien des CC4E in Deutschland und europaweit zeigen, dass mehr als zwei Drittel der Bürger ein großes

Interesse an Umweltthemen haben. Dies birgt ein großes Potenzial, die Herausforderungen der

Energiewende und des Klimaschutzes gemeinsam mit den Bürgern durch innovative Konzepte zu lösen.

Der Entwicklung wirksamer partizipativer und kommunikativer Modelle, die rasch und unmittelbar

anwendbar bzw. implementierbar sind, kommt deshalb großer Bedeutung zu.

Abbildung 9: ökonomische/gesellschaftliche Schwerpunkte

Aus diesem Grund zielt die „Bürgerorientierung“ auf die Vermittlung von Wissen und Informationen und

damit auf die Akzeptanzförderung für die Energiewende bei den Bürgerinnen und Bürgern ab. Der Energie-

Campus soll als Kommunikationszentrum einen offenen Dialog schaffen. So können die

Forschungseinrichtungen zusammen mit den Cluster-Unternehmen durch attraktive Veranstaltungen wie

beispielsweise Tage der offenen Tür oder „Faszination Energie“ die komplexen Themen erlebbar und die

technologisch-gesellschaftlichen Aspekte der Energiewende verständlich machen.

Eine zukünftige Option ist der Aufbau eines Informationszentrums Erneuerbare Energien am Standort des

Energie-Campus. Das Technologiezentrum soll integraler Bestandteil des Informationszentrums werden.

Für den Ausbau ist ferner die Errichtung eines Infopavillons auf dem Nachbargrundstück geplant. Hierfür

werden zurzeit Finanzierungsmöglichkeiten gesucht. Weitere geplante Vorhaben, die den Standort

Hamburg und den Energie-Campus stärken sollen, sind die Ansiedlung eines Fraunhofer

Anwendungszentrums Leistungselektronik für regenerative Energiesysteme sowie eine Akademie

Erneuerbare Energien für berufsbegleitende Weiterbildung im Bereich Windenergie.


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Mit seinen Forschungseinrichtungen steigert der Energie-Campus die Attraktivität des Standortes Hamburg

und fördert damit die Ansiedlung weiterer Unternehmen sowie hochqualifizierter Fachkräfte. Die

Innovationsfähigkeit und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit, die aus den öffentlichen

Forschungsergebnissen des Energie-Campus hervorgeht, verbessert die Position der angesiedelten

Unternehmen im internationalen Wettbewerb. Insbesondere kleinere und mittlere Unternehmen, die es sich

in der Regel nicht leisten können, solche Forschungs- und Entwicklungs-Kapazitäten vorzuhalten,

profitieren von dem Energie-Campus. Dies erhöht die Fähigkeit der Unternehmen, auf die Herausforderung

der Energiewende reagieren zu können und auch im stärkeren internationalen Wettbewerb zu bestehen.

Kooperationsmöglichkeiten am Energie-Campus

Fraunhofer Anwendungszentrum Leistungselektronik für regenerative Energiesysteme

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) und das Competence Center Erneuerbare Energien

und Energieeffizienz (CC4E) der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg)

planen die Errichtung eines Anwendungszentrums Leistungselektronik für regenerative Energiesysteme in

Hamburg mit Start Anfang 2014. Ziel ist es, exzellente Forschungs- und Servicedienstleistungen für die

Erneuerbare Energien (EE)-Industrie anzubieten, die Ausbildungsqualität der HAW Hamburg zu steigern

und Synergiepotenziale mit dem Energie-Campus Hamburg auszuschöpfen. Ein Beschluss des FhG-

Vorstandes sowie ein Letter of Intent von Wirtschafts- und Wissenschaftsbehörde zum Projekt und zur

Anschubfinanzierung des Landes Hamburg in Höhe von 3,5 Mio. € liegt vor. Aktuell werden die Verträge

ausgearbeitet und der Start vorbereitet.

Das geplante Fraunhofer Anwendungszentrum Leistungselektronik baut ideal auf den vorhandenen

Kompetenzen an der HAW Hamburg auf. Es soll in enger Vernetzung und Zusammenarbeit in

unmittelbarer Nähe zu dem im Bau befindlichen Technologiezentrum Energie-Campus Hamburg des CC4E

angesiedelt werden. Die Synergien zwischen den FuE-Themen im Anwendungszentrum und denen des

Wind- / Smart Grid-Labors des Energie-Campus Hamburg sind vielfältig. Der geplante Windpark stellt einen

integralen Bestandteil dieser Synergien dar, da neue elektronische Komponenten auf Halbleiterbasis für

Anlagen entwickelt und getestet werden sollen. Die elektrischen Bauteile haben häufig noch höhere

Ausfallraten als die mechanischen Komponenten.


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Abbildung 10: Synergien aus Fraunhofer ISIT – Anwendungszentrum – Energie-Campus

Durch die Anbindung an das Fraunhofer ISIT wird der Zugang zu den modernsten Halbleitertechnologien

der Leistungselektronik und deren Aufbau- und Verbindungstechnik geöffnet. Aus der erkennbaren Vielfalt

der Synergien wird sich ein hoher Nutzen für die EE-Unternehmen der Metropolregion Hamburg ergeben.

Ferner erschließt sich die Perspektive einer Zusammenarbeit mit dem Innovationscluster

Leistungselektronik in Schleswig-Holstein und Niedersachsen. All dies bietet ein ausgezeichnetes Potenzial

für die Profilierung des Wirtschaftsstandorts Hamburg. Der Windpark am Energie-Campus ermöglicht dem

Fraunhofer Anwendungszentrum experimentelle Forschung und Entwicklung für erhöhte Zuverlässigkeit

von Bauelementen und Stromrichtern an realen Anlagen.

EE-Weiterbildungs-Akademie der HAW Hamburg

Die Energiewende beschleunigt das Wachstum der Erneuerbaren-Energien Branche, die durch eine

zunehmende wirtschaftliche und technische Dynamik geprägt ist. Diese Veränderungen führen zu einem

wachsenden Fachkräftemangel, der eine permanente Aktualisierung des Know-hows von Fach- und

Führungskräften erfordert. Interdisziplinäres Wissen, das ingenieurwissenschaftliches und

betriebswirtschaftliches Know-how vereint, wird dabei zum strategischen Erfolgsfaktor.

Das CC4E der HAW Hamburg plant diesem Qualifizierungsbedarf durch die Errichtung einer Akademie für

erneuerbare Energien (EE-Akademie) für berufsbegleitende Master- und MBA-Studiengänge sowie

fachspezifische Fortbildungen gerecht zu werden. Mit dem im Bau befindlichen Technologiezentrum

Energie-Campus Hamburg sowie dem geplanten Windpark werden ausgezeichnete Infrastrukturen für die

EE-Akademie geschaffen. Das Ausbildungsangebot wird auf Hochschulniveau sein und unter Beteiligung

der Partnerunternehmen explizit auch auf die spezifischen Qualifizierungsbedarfe der Praxis ausgerichtet

werden. Das derzeitige Zwei-Phasen-Konzept sieht vor, dass in einem ersten Schritt der


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Masterstudiengang „Wind Engineering“ (M.Sc.) mit zugehörigen Zertifikatskursen angeboten wird.

Abschließend soll das Angebot um einen MBA-Studiengang „Renewable Energy Management“ erweitert

werden.

Durch die berufsbegleitende und Windbranchen-orientierte Ausrichtung hebt sich das

Qualifizierungsangebot deutlich vom Wettbewerb ab. Die HAW Hamburg kann nicht nur auf eine hohe

Kompetenz im Bereich existierender EE-Studiengänge zurückgreifen, sondern verfügt auch mit dem

Energie-Campus Hamburg, dem Wind- und Smart Grid-Labor sowie vor allem dem Windpark über weitere

Alleinstellungsmerkmale.

Bei diesem Ansatz wird eine akademische Weiterbildung ermöglicht, die Elemente des Studiums und des

Berufs miteinander vereint. Das duale Masterangebot, Zertifikatsangebote, Forschung und Entwicklung

sowie die Berufspraxis greifen hier ineinander und bieten eine optimale fachspezifische Ausbildung. Die

Nutzung der Windenergieanlagen ermöglicht eine außerordentliche Praxisnähe und Alleinstellung der

Lehrkonzepte: Sicherheits-, Höhen- und Rescue-Training sowie alle weiteren technischen Aspekte der

Lehre.

Weiterbildungs- und Qualifizierungszentrum für Fachkräfte/Servicetechniker

Ein international anerkanntes Weiterbildungszentrum für Servicepersonal von Windenergieanlagen plant

ebenfalls eine Ansiedlung in direkter Nähe zum Energie-Campus. Ein Standort mit ca. 6.000-7.000 qm

Fläche in den Schleusengärten ist hierfür vorgesehen, das geschätzte Investitionsvolumen beträgt 8-10

Mio. €. Eine enge Kooperation mit der HAW Hamburg ist geplant bzw. mitentscheidend für die Ansiedlung

in Hamburg bzw. am Energie-Campus. Für das CC4E ist die Mitnutzung der geplanten Baumodule eines

Turms, einer Gondel und anderer Baugruppen einer Windenergieanlage in einer Ausbildungshalle für

Forschungs- und Ausbildungszwecke von großer Bedeutung.

Für das Weiterbildungszentrum ist insbesondere eine Mitnutzung der Windenergieanlagen im Windpark

wichtig, da Servicekräfte hier am realen Objekt geschult werden können, z.B. für Höhenrettungs- oder

Wartungstrainings, Montage- und Wartungstechniken. Der Windpark stellt eine ideale Ergänzung zu den

Baumodulen dar und zeigt schon jetzt das Potential, am Energie-Campus ein Wissens-Zentrum sowohl für

die akademische wie auch berufsfachliche Weiterbildung/Qualifizierung entstehen zu lassen.

Die geplante eigene berufsbegleitende Weiterbildungs-Akademie für Wind Engineering und das

Fachkräfte-Ausbildungszentrum würden zusammen ein einzigartiges Ausbildungszentrum für Windenergie

in Norddeutschland entstehen lassen.

Die oben genannten Fakten zeigen die Innovationskraft des Leuchtturmprojektes in der erforderlichen

Kombination von Energie-Campus und Windpark.


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Abbildung 11: Energie-Campus Hamburg - Lehre, Forschung und Projekte


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Anhang

Konkrete Forschungsziele/-vorhaben durch Verbund Technologiezentrum – Windpark

Forschungsqualität sowie die Fähigkeit zur Entwicklung von neuen technischen Lösungen für die

Erneuerbare Energien-Branche (in Hamburg) durch Einbeziehung des realen Windparks wesentlich

steigern

Verträglichkeit für Mensch und Natur, z.B. Verringerung von Schall, ggf. Infraschall/

Geräuschentwicklung, Reduzierung der Risiken für Vögel/Fledermäuse, Reduzierung der

Nachtbeleuchtung/Befeuerung (Radar-Technologie) verbessern

Anlagentechnologie und Zuverlässigkeit, z.B. Reduzierung von mechanischen und elektronischen

Komponentenausfällen, verbessern

Leistung in der Stromproduktion zur Versorgungssicherheit steigern: fächerübergreifende

Verbundprojekte der Effizienzsteigerung

Innovative Technologien für Verbesserungen der Einspeisung von Windenergie in das Stromnetz

und zum Ausgleich der Schwankungen im Stromnetz

Neue Speichertechnologien wie Pump-, Batterie- und Wasserstoffspeicher aus überschüssigem

Strom der Anlagen entwickeln: Jede durch den eigenen Windpark erzeugte Kilowattstunde

Windenergie soll genutzt werden (Kooperation mit Pumpspeicher Geesthacht, Speicherprojekt

Power-to-Gas, Lithium-Ionen-Speicher in Kooperation mit dem Fraunhofer ISIT/

Anwendungszentrum)

Messung der Windgeschwindigkeiten in verschiedenen Höhen mit einem mobilen lasergestützen

LIDAR1-System sowie einem fest installiertem Messmast und Optimierung der Erzeugungsleistung

der Anlagen

Messung der Triebstrangschwingungen, Entwicklung von schwingungsreduzierten Bauteilen

Messung/Optimierung komponentenspezifischer Belastungen, z.B. am Azimutsystem

(Turmsteuerung) und Rotorwelle der Anlage (bestehendes BMBF-gefördertes Forschungsvorhaben

AZIMUT und BMU-gefördertes Vorhaben Beben XXL)

Elektrische Komponenten sind der zweithäufigste Grund für Stillstandszeiten und Ausfallraten von

Windkraftanlagen. Die Zuverlässigkeit von Windkraftanlagen wird unter anderem durch die starke

mechanische Belastung wie Schwingungen sowie durch klimatische Einflüsse wie der Betauung von

Komponenten und ionischer Belastung der Bauelemente beschränkt. Sensoren wie Schwingungs-,

Temperatur- und Feuchtesensoren müssen an unterschiedlichen Orten in der Anlage installiert werden, um

„Problemzonen“ für eine hohe Zuverlässigkeit zu identifizieren. Mit Hilfe dieser Daten können

1 LIDAR = Abkürzung für engl. “Light detection and ranging” ist ein Lasermessmast zur Erfassung von

Windgeschwindigkeiten


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Lebensdauermodelle entworfen werden, Wartungsintervalle und Anlagenleistung optimiert und eine hohe

Verfügbarkeit sichergestellt werden.

Durch den Verbund von Windlabor und Smart-Grid-Labor kann eine erheblich genauere Untersuchung der

Systemintegration fluktuierender erneuerbarer Einspeiser (z.B. Windstrom) erfolgen. Durch die Ergänzung

mit einzelnen Speicherkomponenten (Power-to-Gas-Demonstrator, Wasserstoffspeicher-Demonstrator,

Netzanbindung an Pumpspeicher) können Schwankungsausgleichungen im realen Betrieb erfolgen und

damit Potentiale für Effizienzsteigerungen entlang der gesamten Kette Erzeugung – Demand Side

Management – Speicherung nicht nur untersucht, sondern sogar realisiert werden.

Angewandte Lehre

Der Windpark wird integraler Bestandteil der Lehrkonzepte in den fünf verschiedenen Erneuerbare

Energien-Studiengängen sowie in sieben weiteren Studiengängen mit thematischem Bezug (z.B.

Maschinenbau) werden. Seminare der HAW Hamburg, die an den Standorten Berliner Tor und Bergedorf,

vor allem aber am Technologiezentrum Energie-Campus in Curslack gehalten werden, nutzen in Zukunft

die direkte Nähe für Ausbildung an realen Anlagen, Exkursionen, Sicherheitstrainings,

Umweltbeobachtungen, Inspektorenausbildung. Um wissenschaftlich fundierte Daten nicht nur für

Forschung, sondern auch für die akademische Ausbildung zu ermitteln, sind Messungen an realen Anlagen

von großem Vorteil. Durch die direkte Verbindung von Windpark und Windlabor ist es möglich,

wissenschaftliche Simulationen mit den Messungen an realen WEA zu vergleichen. Die Labore des

Technologiezentrums Energie-Campus bieten die ideale Möglichkeit, den Realbetrieb von WEA in die

angewandte Forschung und auch praxisnahe Ausbildung von Studierenden zu integrieren, z.B. durch

Lernprojekte für technische und kaufmännische Betriebsführung.

Die akademische Ausbildung kann durch diese Integration einen enormen Qualitätsschub erlangen. Zudem

findet sich für eine praxisorientierte Forschung und Entwicklung (FuE) eine ideale Plattform. Diese

Kombination ist innovativ und einzigartig in Deutschland. Dies bietet die Chance für Hamburg, national wie

international den Anschluss in Forschung und Ausbildung im Bereich Windenergie zu halten.

Diese Qualifizierung bildet ein Potenzial für zukünftige Mitarbeiter in Unternehmen. Damit wird die

wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der Unternehmen gesteigert. Zudem werden mit neuen praxisrelevanten

Forschungsresultaten Chancen zur Produktverbesserung geschaffen.

Folgende Vorlesungen/Projekte werden z.B. durch die Integration der Windkraftanlagen (und unter

Einbeziehung der CMS-Systeme im Windlabor) in den Lehrbetrieb ermöglicht:

Vorlesungen in den Fächern Maschinenbau/Konstruktion/Energietechnik sowie Lernprojekte


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Master-Arbeiten im Bereich Wind Engineering, Netze, Leistungselektronik u.a.m.

Lernprojekt Ertragsoptimierung in Wirtschafts-Studiengängen

Vorlesungen/Lernprojekte Umwelttechnik (Schattenwurf, Lärmemission, Artenschutz)

Prof. Dr. Werner Beba

Leiter CC4E

Tel.: 040 / 42875 - 6937

E-Mail: [email protected]

Janine Eibl

Projektkoordination CC4E

Tel.: 040 / 42875 - 9204

E-Mail: [email protected]

CC4E - Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz der HAW Hamburg

Alexanderstraße 1

20099 Hamburg

www.CC4E.de

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.cc4e.de/

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