TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

Präsentation zum Thema: "TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013"—  Präsentation transkript:

1 TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar - 02. Februar 2013
25/01/2013 Université M’hamed Bougara de Boumerdes Laboratoire d’Energétique Mécanique et Ingénierie 35, Avenue de l’Indépendance, BP 121, Fantz Fanon Boumerdes Hybrid-Energiesystem für Strom und Wasser co-Produktion in ariden und isolierten Regionen In Nord Afrika Idir BELAIDI Prof. habil. Dr. Dipl.-Ing. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013 TU Berlin /

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Ein von der europäischen Kommission gefördertes Projekt ‘Open-Gain Projekt’ Web Seite: Forschungs Projekt ‘STREP’ (Specific Targeted Research Project). Co-Finanziert von der Europäischen Kommission, im Rahmen des Cordis sechten Framework Programm FP-6 INCO MPC Programmes, INCO-CT ( Unter Betreuung von Pr. E.Badredinne, Univ. Heidelberg DE Dr. A.Saadi , Directeur de recherche au CDER DZ ( Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

3 OPEN-GAIN PROJEKT Teilnehmende Länder
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4 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

5 25/01/2013 Algerischen Institutionen die sich mit Entwicklung, Forschungs und Ausbeutung der Energie beschäftigen SONATRACH Company für Öl-Exploration, Produktion, Pipeline-Transport, Verarbeitung und Vermarktung von Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten. CREDEG Forschungs- und Entwicklungszentrum für Strom und Gas . CDER : Entwicklungszentrum für erneubaren Energien. APRUE Agentur für Energieffizienz. NEAL Unternehmen für die Projekentwicklund für erneubaren Energien. UDTS Silizium-Enywicklungseinheit für erneubaren Energien. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013 TU Berlin /

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Das Programm für die erneuerbare Energien und Energieeffizienz in Algerien Sieht vor : einer erneuerbareng Leistung energie von fast MW (2030) mit MW, für die nationale Strombedarf und MW für die Exportation. Quelle: Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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Algerische Beteiligung an internationalen partnerschaftlichen Aktivitäten sehr intensiv u.a Medener (Mittelmeer-Assoziationsabkommen der Nationalen Agenturen für Energy Conservation) ( Desertec (Vortrag folgt am Freitag Nachmittag). Cordis sechten Framework Programm FP-6 (gefördert und unterstützt von der Europäischen Kommission). ( Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

8 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in ariden und isolierten Regionen Nord Afrikas EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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Die Problematik des Stroms- und Wassermangels in isolierten und ariden Regionen in Nord Afrika! 1. Die Bedrohung durch Wüstenbildung und der Mangel an frischem Wasser ist eine Ursache für diese beunruhigende Realität. 2. Knappe Wasserressourcen sind derzeit bei rund 750 m3/an/Ein. im Maghreb eingeschätzt. und werden weniger als 400 m3/an/hab. im Jahr 2020 (UN-Einchätzung) 3. Viele ländliche und isolierte Regionen, - wo das Wasser Qualität ist gering, oder - oft ungenießbar aufgrund Salzgehalt, und – liegen weit entfernt von herkömmlichen elektrischen Vertriebsnetzen. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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Die Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten und ariden Regionen in Nord Afrika! Co-Producktion von Strom und Wasser wird dringend , insbesondere in der: Isolierten Küstenregionen (entfernten Regionen von elektrischen Vertriebsnetze) 2. Südlichen ariden Regionen (isolierten Regionen, nur Brackwasser vorhanden) Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

11 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika Hybrid-EnergieSystem als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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HES als flexible, optimale und verbesserungsfähige LÖSUNG im Rahmen des ‘Open-Gain’ Projekts: Zwei Hauptzieles Optimaler Gestaltung nachhaltiger Systeme für Strom- und Wasser Co-Produktion für ariden, entfernten Standorten durch Einsatz erneuerbarer Energien und intelligenter Automatisierung. 2. Prototypenverwendung in der Forschung und Lehre , und als ein Muster- Beispiel von Know-how Transfer für die Industrie . Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

13 Warum ein Hybrid-Energiesystem einwenden ?
Vorteiles: Flexibilität in Design (anpassungsähig an das Anwendungdsprofil) Vertretbare Kosten Unabhängige Anwendung vom Vetriebtsnetz Niedrige Gas-Emissionen Hauptnachteil : Aussetzdauer (Einschltdauer) Lösung: Speicher-System (Batterien) und Hilfs-Generator (Diesel-Generator). Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

14 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Das Hybrid EnergieSystem (HES) Prototyp Der HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Der HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Das Energie Managment System Das Software System zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) Das Software System zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

15 Der realisierte HES Prototyp
1 – Im Rahmen des open-Gain Projekts : Realisierung einer Pilotanlage einschließlich: 1.1. ein Hybrid-System zur Stromerzeugung und 1.2. eine kleine Einheit für Entsalzung durch RO 2 - Die Ausarbeitung eines Power-Management -Systems (EMS) 3 - Die Entwicklung von Software zur: - ‘‘Optimal Design System‘‘ und - Entscheidungsunterstützung, Simulation und Kontrolle. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

16 Der HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung
1 Photovoltaik-Generator von 15 kW, besteht aus 81 Modulen Windkraftanlage von15 kW bei 25 m Höhe. Diesel Gruppe von 19 kV A als Notfall Energiespeichersystem über Batterien (Shepherd Model) Elektrische Strom-Wandler DC / AC Alle Daten aus diesen Geräten sind gemessen und in einem Datenerfassungssystem gesammelt zum Zwecke der Kontrolle, Überwachung und technische Bewertung. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

17 Das Hybrid-EnergieSystem der Stromzeugung Photovoltaik Module (PV)
Das PV-System verfügt über 81 PV-Modulen (jede Rate 185 Wp). Die PV-Module sind in 3 parallelen Strängen mit 9 PV Module in Reihe für jede Seite auf eine Gesamtleistung von 15 kWp geben angeordnet.  3 ESW sind verwendet, um das von den Photovoltaik-Modulen erzeugte Gleichstrom (DC), zum Wechselstrom (AC), zu wandeln. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

18 Das Hybrid-EnergieSystem der Stromerzeugung Die Windturbine
9 m Durchmesser Rotor : - mit drei Blättern und automatische Pitch- Control-Mechanismus. - Es hat einen bürstenlosen Permanentmagnet- Synchrongenerator, der direkt durch den Rotor angetrieben wird. - Der erzeugte Wechselstrom wird zunächst durch 3-Phasen-Gleichrichter (bewertet mit 6 kW) behoben. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

19 Der HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser
Die Umkehrosmose-Einheit produziert eine Kapazität von 24 m3 pro Tag von Frischwasser bis 0,6 g / Liter von Rohwasser aus stark salzhaltigen Wasser (16 g / Liter). Die Umwandlungfsrate beträgt fast 60%. Web Seite: Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

20 Das Energie Managment System (EMS)
Die EMS verwendet: Ein Datenerfassungsmodul für die Speicherung und Verwaltung von elektrischen Lasten und meteorologischen Daten und Ein Kostenmmodul für Berechnung von aktualisierten kosten in Echtzeit (in Abhängikeit von der Daten- und aktuellen Zustand des Systems). Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

21 Energie Managment System (EMS)
Die Ziele des EMS sind: • Kontrollieren zur Energienverfügung und entsprechend Handeln für das optimale Management von Energienquellen • Maximieren der Nutzung von erneuerbaren Energiequellen • Minimieren des Einsatzes von Batterien und die Anzahl der Start / Stopp von Diesel-Gruppe • Verwalten der Ladezustand der Batterien und Maximierung ihrer Lebensdauer. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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Das System Software für die Entscheidungunterstützung (Decision Support System) zur Entscheidungsunterstützung, Simulation und Kontrolle. Software-Tools, in einer gemeinsamen Umgebung integriert für die Unterstützung der System-Designer in allen Phasen des Entscheidungsprozesses: System Design, Leistungsbewertung Filterung und Sortierung, Risikoanalyse und Abschlussbewertung. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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System Software für die Entscheidungunterstützung (Tools for Decision Support System) Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

24 System Software zum Optimalen Design System
Iterativen Prozess zur Modellierung, Optimierung und numerischen simulation  optimale Lösung ! Es handelt sich um eine Mehrzieloptimierung, basierend auf zwei oder mehreren Zielfunktionen um einen Min-Max-Problem zu lösen. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

25 Das Mehrziel-Optimisierungs problem
ZIELFUNKTIONEN Maximieren von Wasserproduction und minimieren von energieverbrauch. oder Maximieren des Verbrauchs des erneubaren Energie und minimieren von Dieselkosten und der Anzahl von Ausschaltungen des Dieselgenerators. RANDBEDINGUNGEN Wetter parameter: windgeschwindigkeit, und –orientirung, Bestrahmung (irradiation), Temperaturen) KONSTRUKTIONSVARIABLEN DES KOMPONENTEN (PV-Modules, Windturbine, Dieselgenerator, Batterien und die Entsalzungseinheit) sowie ihre Kosten pro Anbieter. (Leistung, Wirkungsgrad,…) SUCHRAUM Strom-, Wasserbedarf der Gemeinde Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

26 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

27 Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts
Die bisher entwickelte flexible Werkzeuge und Strategien sind in der Weise, dass sie für ähnliche Anlagen zur Erzeugung von Strom und Wasser angewendet werden. Der Prototyp wird zur Forschung und Lehre verwendet werden und wird als ein Musterbeispiel für den Know-how Transfer für die Industrie dienen. Der Prototyp ist Zugänglich für Forschung und Experimente und ist in Bordj Cedria (Tu) und Adrar (Dz) eingesätzt. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

28 Des Verbreitungsplan sieht ein Verallgemeinerung vor
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29 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Energiesystemen Über die problematik des lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

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Einige aktuelle Forschungsthemen im Bezug auf die Hybrid-Energiesystemenen Wegen Instabilität der Komponenten Prozesse optimierung zur constanten versorgung und besserer stabilisierung und verwendung der Leistungen. Wegen Kombination von vielen Komponenten Optimierung der Design-Komponenten im Hinblick auf die Leistung und die Fähigkeit (Besorgen von minimalen Kosten der gelieferten Energie fûr eine konstante Versorgung der Last) Design – Optimiering der Komponenten (Mehrzweckoptimierung) Kostengünstige Fertigung von komponenten (maximale Local/Regionale Intergration) Wegen höhe Ausfallrate von "Hybrid-Systeme (60 %) Reduktion duch Intelligente Automation, Kontrole und Echte-Zeit Supervision,... Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

31 Präsentationsplan Einführung
Problematik des Stroms- un Wassermangels in isolierten Regionen in Nord Afrika EHS als flexible, optimale und verbesserungsfähige Lösung! Der Hybrid Energie System (HES) Prototype Das HES Pilotprototyp zum Stromerzeugung Das HES Prototype zur RO-Entsalzung von Wasser Energie Managment System System Software zur Entscheidungunterstützung (Decision Support System) System Software zum optimalen Design System Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven des Projekts Einige aktuelle Forschungsthemen über Hybrid- Enrgiesystemen Über die Problematik der lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation, TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

32 Lokale und/oder regionale Fertigung und Montage oder Importierung ?
Über die Problematik der lokalen Fertigung von Windturbinen-Komponenten Lokale und/oder regionale Fertigung und Montage oder Importierung ? Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

33 Evaluierung der Integrationskapazitäten zur lokalen komponentenfertigung
1. Identifizierung der wichtigsten Hersteller und deren Komponenten -Zulieferer auf lokaler/regionaler und internationaler Ebene. 2. Identifizierung der lokaler/ regionaler Hersteller die in Lage sind diese Komponenten nach den Spezifikationen (Materialien, Prozessen-Technologie, kompätenzen, Prozessemastering) herzustellen. 3. Techno-ökonomische study erstellung (technisch machbar und wirtschaflich darstellbar) 4. Entscheidung treffen.

34 Evaluierung der Integrationskapazitäten zur lokalen komponentenfertigung
5. Konstruktion und Fertigung des Komponenten 6. Test-Versuch der componenten, Qualitätskontrôle 7. Montage der Windturbine 8. Zertifizierung : Lärmemission Leistungskurve Belastung  Elektrische Kennwerte

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Evaluierung der Integrationskapazitäten zur lokalen komponentenfertigung Rotor-blätter Getriebes Nabe und Orientierungssystem Chassis und motorhaube des Gondels Der Turm Kontrolsyst. Generator lokal regional Import. Teileweise Teilweise Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013

36 Bibliographische Referenzen
Mehr als 50 internationale Kommunikation en und Veröffentlichungen.

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerkzamkeit
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25/01/2013 Mitelmeersche Stadt, befindet sich 50 km von Algier entfernt, und ist nach 20 Minuten vom Algier‘s internationalen Flughafen zu erreichen. Historische Stadt, wo die provisorische algerischen Regierung installiert war im Jahr 1962. Effizientes Energie- und Umweltmanagement – Zukunftsaufgaben in arabischen Ländern und Möglichkeiten der Kooperation TU Berlin und Messe Leipzig, 28. Januar Februar 2013 TU Berlin /