Was ist ANKE?

ANKE steht für Autarke Nachhaltige Katastrophenschutz Energieversorgung und ist ein Lehrforschungsprojekt des Instituts für Elektromobilität an der Hochschule Bochum. 

Die Studierenden entwickeln und bauen eigenständig, mit Hilfestellung der Projektleitung, einzelne Module zur Wassersammlung und Trinkwasseraufbereitung, Stromversorgung (Photovoltaik und Windenergie), Stromspeicherung und Wandlung, Wasserstofferzeugung / PEM Elektrolyse, Wasserstoffspeicherung, Wasserstoffabgabe (z.B. Fahrzeugbetankung), Wasserstoffwandlung / Brennstoffzelle, Sensorik und Steuerung, Thermomanagement (Heizung, Kühlung) und Telekommunikation (Internet, Telefon).

Das mobile ANKE-System stellt neben Trinkwasser und Strom auch Antriebsenergie für Fahrzeuge und Maschinen sowie Kommunikationsmöglichkeiten und Wärme zur Verfügung und somit alle lebensnotwendigen Energieformen, um eine unabhängige Versorgung von Menschen und den Aufbau einer festen Infrastruktur zu ermöglichen.

Entstehung

Das Interesse an nachhaltigen Lösungen und an der Verknüpfung von Mobilität und dezentralen Energiesystemen wächst zunehmend. Dadurch entstand der Gedanke, den zum Elektrofahrzeug umgebauten Landrover Defender des SolarCar-Projekts, als Zugfahrzeug zu nutzen, um ein mobiles Energieversorgungssystem in ein Katastrophengebiet bringen zu können. Im Gespräch mit Team-Kollegen aus dem SolarCar- Projekt kam die Idee auf, generell nicht weiter verwendete Komponenten aus abgeschlossenen Projekten nachhaltig und sinnvoll weiterzuverwenden. Daraus ist der Gedanke für das ANKE-Projekt entstanden. Im zweiten Schritt, durch die Ahrtaal-Katastrophe, entstand der Gedanke, die Komponenten im Katastrophenfall einsetzen zu können. Wir wollten unter anderem die Diesel-Aggregate gegen eine nachhaltigere Lösung ersetzen. Daraus hat sich eine ganzheitliche Idee zur Versorgung von Menschen im Katastrophenfall entwickelt.

Ziel

Ziel des „ANKE“-Projektes ist es ein autarkes und möglichst nachhaltiges Energieversorgungs-System aufzubauen. Menschen, die in Regionen ohne Infrastruktur oder in Gebieten leben, in denen die Infrastruktur auf Grund von Katastrophen oder ihrer geographischen Lage nicht verfügbar ist, sollen vollständig autark mit Trinkwasser und allen benötigten Formen von Energie versorgt werden können. Neben Trinkwasser soll das System hierzu Wärme, Strom, Telekommunikation (Telefon und Internet) und Energie in Form von Wasserstoff zur Verfügung stellen.

Regenerativ erzeugter Wasserstoff wird von vielen Experten in Politik und Wirtschaft als vielversprechende Lösung für energieintensive (Industrie-) Anwendungen und zukünftige Mobilität (im Schwerlast- und Langstreckenbereich) gesehen. Wir möchten unseren Studierenden fachbereichsübergreifend ermöglichen diese zukunftsweisende, nachhaltige Wasserstofftechnologie schon heute im Rahmen ihres Studiums kennenzulernen und sich mit der Entwicklung nachhaltiger umweltfreundlicher Wasserstoff-elektrischer-Hybridanwendungen auseinander zu setzen. Der lokal und regenerativ erzeugter Wasserstoff soll dabei insbesondere stationär als Speichermedium und umweltfreundlicher Energieträger dienen. 

Kontakt/ Standort 

Wir freuen uns immer über Interesse an dem Projekt, egal ob zu Semester-Beginn oder mittendrin. Wir haben ein buntes Team und freuen uns über jede und jeden, der Teil von dem spannenden Projekt sein möchte. Eigene Ideen und Vorschläge sind immer willkommen. Kontaktieren kann man uns am besten über Sylvia Illberger, Anna Müller oder die allgemeine ANKE-Mail-Adresse. 

Team-Sitzungen finden wöchentlich statt. 

Nach Absprache kann sich gerne über Teams dazugeschaltet werden. 

Das ANKE-Projekt und die Ansprechpartnerinnen findet ihr am Standort des Instituts für Elektromobilität im Technologie–Quartier Bochum.

Konrad-Zuse-Str.12

44801 Bochum

Technischer Aufbau von ANKE

Zunächst wird Regen- oder Oberflächenwasser in einem Wassertank gespeichert. Anschließend wird es mehrfach gefiltert und durch eine UV-Bestrahlung von Bakterien und Viren befreit, um als Trinkwasser zur Verfügung zu stehen. Zukünftig wird die Wasseraufbereitung zudem durch ein Vertical Farming Modul unterstützt. In diesem Modul wird verunreinigtes Wasser durch mehrere Abteilungen mit unterschiedlichen Pflanzen geleitet, welche während der Phyto-Reinigung Schadstoffe und Nährstoffe entfernen. Im nächsten Schritt wird das Wasser durch Umkehrosmose und Deionisation so aufbereitet das es die Anforderungen und notwendige Reinheit für die Elektrolyseanlage erfüllt. Der Strom, welcher für die Wasseraufbereitung und für die weitere Stromversorgung benötigt wird, wird über Photovoltaik- und Windenergieanlagen gewonnen und in einem Batteriesystem gespeichert. Elektrischer Strom ist sehr effizient wandelbar und heutzutage die wichtigste Energieform für den Menschen. 

Mit Hilfe entsprechender DC/DC Wandler und Inverter kann der Storm im ANKE-System sowohl direkt für die Energieversorgung angeschlossener Verbraucher wie Maschinen, Licht- oder Wärmequellen, genutzt werden, als auch für den Betrieb des Elektrolyseurs und der Wasseraufbereitung. Wenn das Batteriesystem voll aufgeladen ist und weitere elektrische Energie aus PV-Feld und Wind- oder Wasserkraftanlage zur Verfügung steht, kann diese Energie durch Umwandlung in Wasserstoff effizient und über lange Zeit gespeichert werden. Der Elektrolyseur wandelt hierzu das aufbereitete Wasser mit Hilfe des zugeführten Storms in Wasserstoff und Sauerstoff. Die dabei entstehende Abwärme kann bei Bedarf auch zum Beheizen von Räumen genutzt werden. Das unverbrauchte, bei der Elektrolyse zur Kühlung verwendete, Prozesswasser wird in den Wassertank und anschließend in den Reinstwasser-Kreislauf zurückgeführt. Der Wasserstoff wird komprimiert und in einem entsprechenden Speichertank zwischengespeichert. Anschließend kann er über ein Betankungssystem zum Antrieb von Wasserstoff- und Brennstoffzellenfahrzeugen verwendet oder mit Hilfe einer Brennstoffzelle bei Bedarf wieder in Strom zurück gewandelt werden. Die beim Betrieb der Brennstoffzelle entstehende Abwärme kann wiederum zum Heizen von Räumen oder zur Unterstützung des Thermomanagements des Gesamtsystems genutzt werden. Über das Telekommunikationsmodul wird ein unabhängiger mobiler Telefon- und Internetzugang zur Verfügung gestellt, was besonders für die Koordination von Hilfskräften und den Aufbau einer Infrastruktur sehr wichtig ist.

Aktuelle Projektbereiche

• Aufbau eines mobilen 12/24Volt-Batteriesystems mit Pb Batterien und PV Panel:
• Usecaseanalyse Hochwassereinsatz
• Elektrifizierung Anhänger - PV-Panels etc.
• Landrover-Ladesystem Instandsetzung, Dokumentation, Optimierung und Erweiterung um Bidirektionalität
• EMV Analyse und Optimierung ANKE System
• Analyse und Aufbau Windrad
• Ziel dieses Projekts ist die Erhöhung des Autarkie-Grads des ANKE-Projekts um ein Windrad, um die Betriebsfähigkeit auch dann zu gewährleisten, wenn die Sonne nicht scheint. Es wird eine Schnittstelle zur Kombination des Windrads und der Solarmodule erstellt. Dazu werden ein Hybridladeregler und ein Überwachungsrelais im Versorgungsbereich des Systems eingesetzt. Bei der Entstehung überschüssiger Energie soll diese mittels Wasserstoffs gespeichert werden.
• Aufbau von 24Volt Batteriemodulen aus LiFePo-Zellen
• Entwicklung und Aufbau eines Vertikalfarmingmoduls:
• In diesem Projekt wird untersucht, wie die Integration von Pflanzen in ein ökologisches System, Regenwasser oder Schmutzwasser filtern kann, um dieses im nächsten Schritt als Trinkwasser nutzen zu können. Dazu werden verschiedene Techniken, wie die Vorfiltration und die Umkehrosmose untersucht. Das Vertikal-Farming-Modul stellt eine effiziente Lösung dar, um nicht nur Wasser zu reinigen, sondern die Pflanzen auch als Nutz- und Heilpflanzen verwenden zu können. In dem Projekt wird ein innovatives Wasseraufbereitungssystem vorgestellt und die Bedeutung von Pflanzen in der Wasseraufbereitung hervorgehoben.
• Wasseranalyse (Sensorik), Aufbau & Weiterentwicklung der Trinkwasseraufbereitung
• Aufbau ANKE Modellprüfstand
• (Aufbau Trinkwasserkreislauf), Analyse Wasserquellen
• Entwicklung eines Meerwasseraufbereitungsmoduls
• Sponsoren-Akquise und Ermittlung geeigneter Fördermittel
• Sensorik zur Erfassung von Wasser- und Strom (Auswahl, Montage, Inbetriebnahme)

Offene Projektbereiche

• Entwicklung von Lösungen für die Inbetriebnahme der Solarmodule (Verschaltung, Aufbau & Transport)
• Wasserstoff-Aufbau
• Entwicklung von Beladungssystemen und Transporthilfen für das ANKE System (Anhänger, Befestigungen…)
• Befestigung und Konstruktion von Gehäusen für Batterie- und Windmodul (Befestigungen, Trage-/ Transporthilfen)
• Integration der Energieflussvisualisierung im HMI des ANKE Systems
• Usecaseanalyse und Erweiterungsmöglichkeiten ANKE System (Anforderungen, Kosten vs Nutzen, mobil vs. Stationär)
• Entwicklung und Nutzwertanalyse eines Schmutzwasseraufbereitungsmoduls (Herausforderungen, Filter)
• Konstruktion eines optimierten Modulgehäuses für das EMS
• Machbarkeitsstudie eines leichten und mobilen Wasserrades /Analyse Nutzung Wasserkraft (Welche Quellen sind nutzbar)
• Einbindung von Traktionsbatterien aus defekten Fahrzeugen (Analyse der Problemstellungen)
• Fehleranalyse und Umbau Mercedes Batterie BMS Programmierung
• Aufbau und Integration eines autarken Kommunikationsmoduls
• Entwicklung von Lösungen zur Wasserstoffspeicherung
• Entwicklung und Aufbau Elektrolyseur mit Peripherie
• Aufbau Brennstoffzellen-Peripherie / Integration Brennstoffzelle im ANKE-System
• Konzeption und Aufbau Reinstwasser-Kreislauf (Elektrolyse Wasser)
• Eigene Ideen… J 

Abgeschlossene Projektbereiche

• Leistungselektronik für solare Stromversorgung
• In diesem Projekt wurde die Ladeeinheit für die solar Stromversorgung entwickelt.
• Wasserspeicherung
• Aufbau einer Wasseraufbereitung für Trinkwasser aus Oberflächen- oder Regenwasser
• Aufbau ANKE Modellprüfstand
• Wiederinbetriebnahme und Dokumentation Landrover Defender Beleuchtung
• Transport und Aufstellung der Solarzellen
• Inbetriebnahme der Energieversorgung und Erstellung einer Bedienungsanleitung für das ANKE System
• Sonnen-Simulation und Effizienzanalyse mit Hilfe der Polysun Software (D1-01)
• FC LCA Chancen, Probleme, Vergleich von Software Tools (Gabi vs. Open LCA, ecochain Mobius)
• Elektrische Anbindung der Wasseraufbereitung
• In diesem Projekt wurde eine vollständige und funktionsfähige elektrische Anbindung für das Wasseraufbereitungsmodul geplant und installiert. Unter den Gesichtspunkten der Effizienz und der Sicherheit wurde besonders darauf geachtet, dass die elektrische Anbindung auch unter widrigen Wetterbedingungen zuverlässig funktioniert.
• Planung eines Wasserrades
• Konzeption eines Telekommunikationsmoduls
• Sicherheitskonzept
• ADR Transportvorschriften (Wasserstoff)
• Planung der PEM Brennstoffzelle inkl. Peripherie
• ADR Transportvorschriften (Li-ionen und NiMh Batterien)
• Erweiterungsmöglichkeiten für das ANKE-System

Hier könnt ihr das Team des ANKE-Projekts kennenlernen. Die Seite wird regelmäßig aktualisiert.

Team-Mitglieder:

• Sylvia Illberger: Projektleitung / Inhaltliche Leitung
• Anna Müller: Studentische Teamleitung / Orga und Öffentlichkeitsarbeit/ Social Media
• Juan Hassen: Aufbau eines mobilen 12/24Volt-Batteriesystems mit Pb Batterien und PV Panel
• Dominik Nalbach: Usecase-Analyse zum Hochwassereinsatz & Elektrifizierung Anhänger

Hier werden wir das Projekt vorstellen:

17.07. Team-Treffen in der Werkstatt mit gemeinsamen Grillen 

27.08. Probefahrt zum Kemnader See

03.09. Vorstellung des ANKE-Systems beim THW Bochum 

Abschlusspräsentationen der Hausarbeiten

Team-Sitzungen zu Semester-Beginn

Abschluss-Treffen 

Download-Links:

 Microsoft Word - ANKE- Projekt Vorstellung 20240715

Abschlussarbeiten:

Bestehende Unterstützung/ Sponsoren

Wir sind immer auf der Suche nach tatkräftiger Unterstützung in Form von Sponsoren oder als neue Team-Mitglieder.