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Frische Ideen gesucht: VDE|DKE und DIN fördern Innovationen mit DIN-Connect

Start-Ups und KMU (Kleine und mittelständische Unternehmen) sollten jetzt aufpassen. DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) und die vom VDE getragene Normungsorganisation DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE) fördern ab jetzt innovative Projekte aus den Bereichen Industrie 4.0, Smart Mobility, Sichere Digitale Identitäten, Smarte Textilien, Ageing Societies und elektrische Sicherheit mit dem Programm DIN-Connect. Der Fokus richtet sich dabei auf die Normung und Standardisierung. Zu DIN-Connect sagen die beiden Normungsorganisationen: "Mit dem Förderprogramm wollen wir vor allem Start-Ups und KMUs finanzielle Mittel von maximal 35.000 Euro pro Jahr zur Verfügung stellen, damit sie ihre Projekte mit der Normung auch umsetzen können. Und wir verhelfen den Ideengebern zum Wissensaustausch mit den Experten unserer Normungsorganisationen." Bis zum 31. August 2017 können Unternehmen ihre Projektideen auf der DIN/DKE-Innovationsplattform unter https://din-connect.induct.no/login einreichen.

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Kostenloses Service: Mit wenigen Klicks zum klimaaktiv Gebäude

Wien, 19. Juni 2017 – Ganz gleich ob Bauherr oder Käufer eines Hauses, Wohnraum mit hohem Wohnkomfort und besondere Energieeffizienz ist gefragt. Das bedeutet, dass auf sorgsam ausgewählte Materialien und sehr gute Wärmedämmeigenschaften der einzelnen Bauteile Wert gelegt werden muss. Das Energieversorgungssystem muss dem jeweiligen Einsatz entsprechen und auf erneuerbaren Energieträgern basieren. Darüber hinaus kommt es auf die genaue Planung und Ausführung an.

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Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Das LIDAR-System für die MERLIN-Mission enthält alle Komponenten vom Pumplaser bis zur Frequenzkonversion in einem besonders kompakten und weltraumtauglichen Aufbau. © Foto Fraunhofer ILT, Aachen.

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Lasten mit einbeziehen

Berlin, 16. Juni 2017. Der Bundesverband Neue Energiewirtschaft (bne) äußert Kritik an der Kapazitätsreserveverordnung. „Die Ausschreibungsbedingungen sind zu einseitig auf konventionelle Kraftwerke zugeschnitten, so dass regelbare Lasten keine faire Chance haben“, heißt es in einer Stellungnahme des bne für ein Verfahren der EU-Kommission.

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Elektromobilität: VDE will Lücke bei der eichrechtskonformen Abrechnung schließen

Noch immer ist die eichrechtskonforme Abrechnung des Stroms beim Laden von Elektrofahrzeugen nicht vollumfänglich geklärt. Zwar hat der Regelermittlungsausschuss (REA) eine erste technische Regel - REA-Dokument 6-A "Regeln und Erkenntnisse des Regelermittlungsausschusses nach § 46 des Mess- und Eichgesetzes für Messgeräte und Zusatzeinrichtungen im Anwendungsbereich der E-Mobilität" - veröffentlicht, auf deren Basis Konformitätsbewertungsverfahren gestartet werden können. Allerdings sind hier viele Anforderungen zu Prüfbedingungen und Konformitätsbewertungen nur unzureichend geklärt. Um die Lücke bei der eichrechtskonformen Abrechnung zu schließen, hat VDE|DKE jetzt unter anderen Hersteller von Messgeräten, -systemen und Ladeinfrastrukturen, Anwender und Konformitätsbewertungsstellen in der Arbeitsgruppe "Regeln für Elektrizitätsmesssysteme im Fokus der Elektromobilität" zusammengeführt. Gemeinsam mit dem VDE-Institut, das seine Expertise als Prüf- und Zertifizierungsinstitut für Elektromobilität miteinbringt, bietet VDE|DKE den Teilnehmern die neutrale Plattform, fehlende Prüfanforderungen und -kriterien zu beschreiben und ein für die Konformitätsbewertung heranzuziehendes Regelwerk zu schaffen. Dieses Regelwerk wird dann als VDE Anwendungsregel "AR 2418-3-100 Elektromobilität: Messsysteme für Ladeeinrichtungen" veröffentlicht und anschließend in die europäische und internationale Normung eingebracht.

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Wieviel Energie steckt im Wasser?

Welches Energiepotenzial ein Gewässer in sich birgt, hängt von verschiedenen Faktoren ab: Zum einen speichert hoch gelagertes Wasser potenzielle Energie, während das fließende Gewässer kinetische Energie speichert.

Berechnung der Leistung über Bernoulli

Die Bernoulli’sche Druckgleichung beschreibt den Gesamtdruck eines Fluidums mit der Dichte  als Summe der drei Druckkomponenten:

Atmosphärischer Druck (p₀) in offenen Systemen
Hydrostatischer Druck
Dynamischer Druck bzw. Staudruck.

Der hydrostatische Druck wird nach Blaise Pascal vorwiegend durch die Höhe als variable Größe bestimmt:

Hydrostatischer Druck (Gleichung 1)

Der dynamische Druck wird dagegen durch die Geschwindigkeit beeinflusst:

Dynamischer Druck (Gleichung 2)

Dabei sind:

p = Druck,
 = Dichte (Wasser bei 20°C: 999,9 kg/m³)
h = Höhe bzw. Höhendifferenz (h)
v = Strömungsgeschwindigkeit

Bernoulli-Gleichung:

Bernoulli-Druckgleichung (Gleichung 3)

Energie (E) wird allerdings erst freigesetzt, wenn durch diesem Druck Arbeit geleistet wird. Die Höhe als solche in der pascal’schen Formel gewinnt energetisch nur an Bedeutung, wenn sie als Höhendifferenz (h) betrachtet wird. In der Betrachtung des Staudrucks ist die Geschwindigkeit (v) die entscheidende Variable, denn die Dichte des Fluidums ist konstant. Auch hier liegt der energetisch relevante Anteil in der Differenz der Geschwindigkeiten vor Eintritt in das System und an dessen Ausgang. Als konstant darf auch der Atmosphärendruck (geodätischer Druck) angenommen werden. Näherungsweise beträgt die Änderung des Luftdrucks in Bodennähe rund 1 hPa auf einer Höhendifferenz von 8 m. Bei Flusskraftwerken oder Anlagen mit geringer Fallhöhe kann daher der atmosphärische Druck in der Berechnung vernachlässigt werden. Auch bei mittleren Anlagen liegen die Einflüsse im Promille-Bereich. Die umgesetzte Energie ermittelt sich aus dem Druck und der resultierenden Volumenänderung des betrachteten Systems:

Energie aus Druck und Volumenänderung (Gleichung 4)

Wird das Volumen als Produkt von (durchflossener) Fläche (A) und dem Weg (s) dargestellt und mit der Zeit erweitert, so lässt sich die Beziehung folgendermaßen als Produkt der Fließgeschwindigkeit

Geschwindigkeit gleich Weg durch Zeit

und der durchflossenen Fläche darstellen:

Energie-Formel mit der Darstellung des Volumen aus Querschnitt und Fließgeschwindigkeit (Gleichung 5)

Unter Berücksichtigung dieser Beziehungen kann Gleichung 3 in Gleichung 5 eingesetzt und durch Ausklammern sowie Umstellen der Formel die dem Gewässer entnehmbare entnehmbare Leistung errechnet werden:

Leistung als Energieänderung im zeitlichen Intervall (Gleichung 6)

bzw.

Umgewandelte Leistungsformel mit Berücksichtigung von Durchfluss, Fallhöhe und Strömungsgeschwindigkeit (Gleichung 7)

Die Zusammenhänge um Gleichung 5 nachvollziehen zu können, zeigt die Tabelle.

In Gleichung 7 sind in der Klammer zwei wesentliche Summanden zu erkennen, die den jeweiligen Energiegehalt – hier in einer Leistungsgleichung nach Gleichung 6 dargestellt – verkörpern. Der Ausdruck h ist die Fallhöhe zwischen dem Ober- und dem Unterwasserspiegel. Dies entspricht dem potenziellen Energieanteil.

(Gleichung 8)

Der kinetische Energieanteil (vgl. Gleichung 8) wird nur wirksam, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit nach dem Turbinendurchlauf reduziert. In Gleichung 7 werden zudem mit dem Gesamtwirkungsgrad _absolut pauschal die Verluste in den Wasserführungen sowie in der Turbinenanlage erfasst.

Größe	Einheit	Bezeichnung in der Formel
Spezifisches Gewicht ()	bzw.	Das spezifische Gewicht () entspricht dem Produkt aus spezifischer Dichte () des Fluidums und der Erdbeschleunigung (g): . Über diese Beziehung kann die Dichte durch das spezifische Gewicht und die Erdbeschleunigung substituiert werden.
Wassermenge (Q) auch: Volumenstrom ()		Die Wassermenge (Q) errechnet sich aus dem Produkt der Strömungsgeschwindigkeit (v) und dem durchströmten Querschnitt (A)
Atmosphärendruckdifferenz p₀(h)	hPa	Die Druckdifferenz ist mit vernachlässigbar. Der Wert gilt in Bodennähe.
Leistung P	W

Ausdruck als „Energiehöhe“

Der in Gleichung 8 zu sehende Term beschreibt eine Strecke und kann als Höhe beschrieben und deswegen wie folgt interpretiert werden:

Quadrat des Quotienten aus Geschwindigkeitsdifferenz und doppelter Erdbeschleunigung als Höhe formuliert (Gleichung 9)

Deutlich wird dies, wenn man die Einheitenprobe macht und für die Geschwindigkeit (v) und die Beschleunigung (g) entsprechend schreibt:

EInheitenprobe (Gleichung 10)

Die Betrachtung der Gleichung 7 (und 9) zeigt, dass die entnehmbare Leistung durch die Wassermenge (Q) bzw. den Volumenstrom und den energetischen Höhen darstellbar ist. In den meisten Kraftwerksanlagen ist der Anteil der potenziellen Energie für die Energieumsetzung relevant. Dies hängt jedoch vom Kraftwerkstyp ab. Der kinetische Energieanteil wird beispielsweise von unterschlächtigen Wasserrädern oder in reinen Strömungskraftwerken ausgenutzt. Diese lassen sich bei geringen Fallhöhen betreiben, erfordern aber einen großen Durchfluss. Zudem kann der kinetische Energieanteil des aus einer Turbine austretenden Volumenstroms – mithilfe eines als Diffusor ausgeführten Saugrohres – die nutzbare Energiehöhe vergrößern.

Leistung aus dem rein potenziellen Energieanteil:

Potenzieller Energieanteil (Gleichung 11)

Leistung aus dem rein kinetischen Energieanteil:

Kinetischer Energieanteil (Gleichung 12)

Die Gleichung 12 beschreibt den rein kinetischen Energieanteil, wie er von einem unterschlächtigen Wasserrad genutzt werden kann. Das Wasserrad bzw. auch ein Strömungskraftwerk bremst die Fließgeschwindigkeit des Fluids. Somit bestimmt die Differenz von Ein- und Austrittsgeschwindigkeit die nutzbare Energie.

Erdbeschleunigung ist keine Konstante!

In Mitteleuropa wird für die Erdbeschleunigung pauschal der Wert von 9,81 m/s² verwendet. Global betrachtet schwankt der Wert jedoch und beträgt am Äquator 9,78 m/s² bzw. an den Polen 9,83 m/s². Werden weltweit Wasserkraftanlagen geplant, ist dies zu berücksichtigen.