Open Access

Als Folge des Energiekonzeptes 2010 und des Klimaschutzplanes 2050 sind Forschung und Entwicklung dazu angehalten, neue Wege für die Bereitstellung erneuerbarer Energien zu gehen. In diesem Zuge sollen auch bestehende Systeme zu höherer Energieeffizienz weiterentwickelt werden. Die vorliegende Arbeit versucht die Erzeugung von Strom aus Windenergie mit landwirtschaftlichen Produktionsprozessen von Holz aus Kurzumtriebsplantagen (KUP) zu koppeln. Grundlage hierfür ist die Überlegung, dass Windenergieanlagen der 2 MW Klasse, bei der Erzeugung von Strom ca. 60 kW Verlustleistung aufweisen. Der energetische Verlust wird als Wärme abgeführt, wofür in den Anlagen umfangreiche Kühlsysteme installiert sind. Dem gegenüber steht die Landwirtschaft, die bei der Erzeugung von Holzhackschnitzeln aus Kurzumtriebsplantagen Wärmeenergie zum Trocknen ihrer Erzeugnisse benötigt. Die Produktion von Strom mittels Windkraft, und der Anbau von KUP-Holz sind im ländlich geprägten Raum anzufinden. Mit der vorliegenden Arbeit wird die Frage beantwortet, ob die entstehende Verlustleistung von Windenergieanalgen in Kombination mit bisherigen Trocknungsverfahren ausreicht, um Holzhackschnitzel effizienter als bisher üblich, auf einen Zielwassergehalt von 30 % trocknen zu können. Hierfür wurde eine Windkraftanlage des Typs Enercon E66 in Norddeutschland hinsichtlich des Abwärmestromes untersucht. In einer knapp vierwöchigen Messkampagne wurden Daten zu Windgeschwindigkeit, Temperatur und Volumenstrom gesammelt und statistisch aufbereitet. Da Holz aus KUP Plantagen in der Regel in den Wintermonaten Januar, Februar und März geerntet wird, fallen in diesem Zeitraum besonders große Mengen an Hackschnitzeln an. Die gesammelten Werte aus der Messkampagne wurden daher mit Daten von umliegenden Wetterstationen langzeitbezogen, um eine ausreichend gute Auflösung der Monatsmittel für weitere Prognosen zu haben. Bei der Auswertung der statistischen Ergebnisse zeigte sich, dass der Volumenstrom in Menge und Temperatur maßgeblich von der wetterbeeinflußenden Umgebungstemperatur und der auf die Rotorfläche einwirkenden Windgeschwindigkeit abhängt. Um beantworten zu können, inwieweit der Abwärmestrom ausreicht, die KUP-Holz Produktion zu unterstützen, bezieht sich die Untersuchung auf ein in der Praxis üblichen Referenzbeispielhaufen aus Hackschnitzeln. Dieser hat eine Größe von 200 m³ und muss idealerweise auf eine Restfeuchtigkeit von ca. 30 % getrocknet werden. Mit den bisher üblichen Verfahren, dauerte die Trocknung in den Erntemonaten ca. 52Tage. Werden die statistisch bereinigten Monatsmitellwerte von umgebender Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit mit den gemessenen Werten der Untersuchung in Beziehung gesetzt, ergibt sich bei einem kombinierten Verfahren der konventionellen Hackschnitzeltrocknung und der Beimengung der Abwärme der Windkraftanlage eine Verkürzung der Trocknungsdauer. Ein HS-Haufen mit der Größe von 200m³ kann statistisch während des Frühjahres in einem Zeitraum von ca. 28 Tagen auf den gewünschten Zielwassergehalt von 30 % getrocknet werden. Je nach Untersuchungsmonat, ist bei einem kombinierten WEA-KUP Betrieb mit einer zeitlichen Einsparung von 79 % bis 84 % zu rechnen. Daraus ergibt sich eine berechnete zusätzliche Gesamtleistung des Abwärmesystems von ca. 23 kW. Dies entspricht etwa 1/3 der Gesamtverlustleistung der WEA. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden abschließend einer Fehleranalyse unterzogen. Zusammenfassend lässt sich daraus und aus den berechneten Ergebnissen festhalten, dass ein kombinierter WEA-KUP Betrieb technisch sehr erfolgversprechend ist. Für einen Einsatz in der Praxis fehlen jedoch weiterführende Betrachtungen, insbesondere wirtschaftlicher Art. Technisch ist zu prüfen, inwieweit die Ergebnisse sich auf andere Standorte und Anlagen übertragen lassen.

Sollen die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden und die Energiewende gelingen, muss der Verkehrssektor zum Erreichen dieser Ziele einen Beitrag leisten. Der Elektromobilität kommt hier eine besondere Rolle zu, da sie als umweltfreundliche Option angesehen wird. Inzwischen wird daher auch diskutiert, ob ab 2030 Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor überhaupt noch zugelassen werden sollen. Betrachtet man verschiedene Speichertechnologien für die automobile Anwendung wird deutlich, dass die Lithium-Ionen-Batterie bis 2020 marktführend sein wird. Zur Ermittlung der Gesamtökobilanz von E-Fahrzeugen muss daher auch die Herstellung und Recyclingfähigkeit der Lithium-Ionen-Batterie herangezogen werden. In der vorliegenden Arbeit werden anhand der Wertschöpfungskette dieser Technologie deren Potenziale und Grenzen untersucht.

Als einer der ersten Photovoltaik-Modul (PV-Modul) Hersteller bietet die SolarWorld AG ein kosteneffizientes und für große Produktionsmengen geeignetes bifaciales Solarmodul an. Das Modul kann sowohl die Solarstrahlung nutzen, die auf die Vorderseite der Zelle einstrahlt, als auch die Strahlung die durch Reflexion vom Untergrund auf die Zellrückseite gelangt. Fundierte wissenschaftliche Analysen der Energieerträge bifacialer Module sind jedoch bisher nicht verfügbar. Zielstellung der vorliegenden Arbeit ist es Erkenntnisse über den Energiemehrertrag von bifacialen Modulen zu erhalten. Zunächst werden Aufbau und Funktionsweise von bifacialen Zellen sowie Modulen erläutert und ein Simulationsmodell zur Berechnung des bifacialen Mehrertrages vorgestellt. Zudem werden mit dem EnergyBoost und PowerBoost zwei Parameter eingeführt, anhand derer eine spezifische leistungsbezogene Bewertung der bifacialen Mehrerträge erfolgen kann. Zur Aufzeichnung von Messdaten wurden mehrere Freiland-Testanlagen aufgebaut, auf denen bifaciale und monofaciale Module installiert sind. Die Messdaten wurden in einer erstellten Access-Datenbank gespeichert und für die Auswertung aufbereitet. Bei der anschließenden Analyse der Messergebnisse wurden die Energieerträge der bifacialen Module mit denen der monofacialen Referenzmodule verglichen. Anhand der Ergebnisse wurden Faktoren die den bifacialen Mehrertrag beeinflussen diskutiert, so z. B. die Abnahme der Albedo infolge von Verwitterung oder die Begrenzung der Leistung durch die eingesetzten Mikrowechselrichter.

Die Photovoltaik hat sich, auch durch die öffentliche/ politische Unterstützung, zunehmend wettbewerbsfähig etabliert. Zunehmend wird die PV für Unternehmen zur Eigenversorgung interessant, damit entstehen neue Ansprüche zur Integration von PV- Anlagen in den baulichen Konstruktionen von Produktions- und Logistikhallen. Logistik- und Produktionshallen besitzen durch ihre Dimensionen großes Potenzial für Photovoltaikanlagen an den zu meist ungenutzten Fassaden. An gebräuchlichen industriellen Zweckbauten (Produktions- und Logistikhallen zu meist in Stahl- oder Betonfertigbau) soll eine einfache Grundkonstruktion angebracht werden, um die Südfassaden der Bauten mit Photovoltaikanlagen auszustatten. Und somit eine weitere Möglichkeit der Energiegewinnung zu ermöglichen.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Optimierungspotential für eine varianten-reiche Shim-Bereitstellung in der Endmontage des Automobilzulieferers Linamar Po-wertrain GmbH am Standort Crimmitschau, einem so genannten Erstlieferanten. Durch die Anwendung von mehreren Systemen im Betrieb kommt es zu fehlerhaften Bestandsabgleichen und demzufolge zu Differenzen zwischen den physischen und immateriellen Beständen. Weiterhin erfolgen chaotische Lagerentnahmen aus dem Shim-Bereitstellungssystem. Die Aufgabe besteht darin, eine Analyse des Produktionsprogrammes und der zustän-digen Abteilungen des Leistungsprogrammes für die Shim-Bereitstellung zu erfassen. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es, die Fehlerursachen zu ermitteln, zu beseitigen und weiterhin zu optimieren. Nach Aufnahme des IST-Zustandes erfolgt die Auswertung der Fehlerquellen. Mit der Hilfe der Lean-Management-Werkzeuge werden die Prozesse der Shim-Bereitstellung in einen optimalen Soll-Zustand gerichtet.