Sammenkobling af energiproduktion og -lagring

Den gode nyhed er, at vedvarende energi tegner sig for næsten 50 procent af den elektricitet, der produceres i Tyskland. Den dårlige nyhed er, at de mangler fleksibiliteten til at tilpasse sig dagens svingende elbehov. De leverer kun elektrisk energi, når vinden blæser eller solen skinner. I en perfekt verden, ingeniører ville finde en måde at opbevare de enorme mængder energi, der genereres af vedvarende energi, og koordinere energiproduktion og -lagring. Og det er præcis, hvad ES-FLEX-INFRA, et fælles projekt ledet af Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing SCAI, har til formål at gøre.

Finansieret af delstaten Nordrhein-Westfalen, ES-FLEX-INFRA projektets udtrykkelige mål er at koble energisektorer i et forsøg på at gøre deres infrastruktur mere fleksibel. Softwaren, der er udviklet til dette formål, har til formål at gøre det muligt for strømforsyninger at analysere og flytte belastninger, og integrere lagerfaciliteter i byinfrastrukturen. TH Köln University of Applied Sciences, Werusys GmbH &Co. KG og Rheinische NETZGesellschaft mbH har sluttet sig til Fraunhofer SCAI i denne satsning.

"Hvad sker der, når efterspørgslen efter elektricitet er høj, men solen ikke skinner? Hvordan bruger vi overskudsenergien, når situationen er vendt? Hvis andelen af ​​vedvarende energi fortsætter med at vokse, de enkelte energisektorers konventionelle indsats for at optimere energiforbruget vil ikke længere være nok. I stedet, det vil være nødvendigt at sammenkæde energisektorer som f.eks. naturgas, fjernvarme og transport, " siger Dr. Bernhard Klaassen, der støtter projektet hos Fraunhofer SCAI. "For eksempel, det er meget mere omkostningseffektivt og effektivt at flytte belastninger for at balancere elproduktion og -forbrug, bruge industriel spildvarme og lagre termisk energi end at lagre energi i form af elektricitet."

Øget effektivitet med tværgående energistyring

Når de forskellige energisektorer er korrekt forbundet, denne sektorkobling kan også tjene til at regulere produktion og lagring af varme. En uundgåelig bivirkning af at generere elektrisk strøm, varme kan være så meget mere end blot et affaldsprodukt. Når det er bedst, denne form for tværgående energistyring ville være en perfekt kombination af el- og varmeproduktion parret med den optimale lagring, distribution og brug af denne energi. Dette ville gøre vedvarende energi-baseret strømforsyning langt mere pålidelig og sætte den på vej til mainstream accept som en levedygtig, langsigtet løsning.

Forskerne kørte virtuelle forsøg i simuleringer for at udvikle ES-FLEX-INFRA som en software-understøttet løsning, men de undersøgte også Rheinische NETZGesellschafts virkelige net under varierende belastningsforhold. Deres vurdering omhandlede den elektriske strøm, gas- og varmesektoren.

Nogle af de muligheder, der kunne gøre infrastrukturen mere fleksibel, omfatter:

• Brug af varmepumper, akkumulatorer eller gitter for at udnytte spildvarme og andre varmestrømme, der normalt ikke bliver brugt
• At omsætte power-to-gas-løsninger i praksis til at generere metan med overskydende elektricitet, mens der tappes power-to-gas procesvarme til brug i kraftvarmesystemer
• Indkøb og tilførsel af metan til gasnet og lagerfaciliteter, og bruge det i kraftvarmesystemer
• kanalisering af overskydende elektricitet til elbiler eller, via strøm til gas, til køretøjer, der kører på naturgas

Første industrielle applikation op at køre

"Efterspørgslen efter lager og andre fleksible muligheder vil fortsætte med at vokse. Exit fra fossile brændstoffer og atomkraft bliver kun effektivt og en økonomisk succes, hvis vi formår at tilslutte elektriciteten, varme, gas- og transportsektorer – f.eks. ved hjælp af elektrisk mobilitet eller køretøjer drevet af naturgas - og drage fordel af belastningsflow og lagersynergier, siger Klaassen.

Industrien opdager fordelene ved sektorkobling. Virksomheder undersøger simuleringssoftwaren udviklet af Fraunhofer SCAI for at understøtte deres planlægningsindsats, for eksempel, til brintapplikationer. Tysklands førende gasrørledningsoperatør, Essen-baserede Open Grid Europe GmbH (OGE), og andre bruger det allerede i industrielle applikationer.