H₂-in-the-Loop: Grid-supporting flexible energy storage
Power Hardware-in-the-Loop beschreibt ein experimentelles Verfahren, bei dem echte Hardware unter realistischen Stromnetzbedingungen getestet wird. So lassen sich Fehlerquellen früher erkennen als bei reinen Modellrechnungen. Bei diesem Forschungsvorhaben wird ein echtes Wasserstoff-Speicherkraftwerk in einem simulierten Stromnetz validiert.
Mit dem Fortschreiten der Energiewende kommt das europäische Stromnetz bald in die Situation, dass über mehrere Tage hinweg das Angebot an erneuerbarem Strom viel größer als die Nachfrage ist. Bisher war, zumindest über längere Zeiträume hinweg, nur die gegenteilige Situation bekannt. Fossile Energieträger konnten dann ganz einfach eingesetzt werden, um die Lücke zwischen hoher Nachfrage und niedrigem erneuerbaren Angebot zu schließen. Wenn nun mehr erneuerbarer Strom verfügbar ist, als verbraucht werden kann, können zunächst Pumpspeicherseen gefüllt und Batterien geladen werden. Sind diese voll, und das Angebot an erneuerbarem Strom ist weiterhin hoch, müssen Wind- und Solarparks abgeschaltet werden. Um solche Abschaltungen zu vermeiden, sind Speichersysteme für große Energiemengen notwendig: Power-to-Gas. Das Gas ist in diesem Fall Wasserstoff.
Die großflächige Integration von Power-to-Gas-, und auch Gas-to-Power-Anlagen, in das Stromnetz erfordert Simulationen im Vorfeld. Mithilfe genauer Modelle kann berechnet werden, wo Wasserstoff-Speicherkraftwerke sinnvoll sind und wie man sie dimensionieren sollte. Außerdem ist nach wie vor ungeklärt, wie gut solche Wasserstoffanlagen zur Netzregelung und Verbesserung der Netzstabilität genutzt werden können. H₂-in-the-Loop leistet einen wertvollen Beitrag zur Genauigkeit solcher Netzsimulationen: Wir betreiben einen vollwertigen Wasserstoffspeicher in einer durch Power Hardware-in-the-Loop simulierten Netzumgebung und nutzen die dadurch erzeugten Messdaten, um unsere Modelle zu optimieren und zu verfeinern. Mit präzisen Modellen machen wir dann europaweite Stromnetze möglich, die zu 100 % aus erneuerbaren Energien versorgt werden.
Elektrolyseure
- Untersuchung als variable Netzlasten
- Erforschung von verschiedenen Netzdienst-Szenarien in Power Hardware-in-the-Loop
Brennstoffzellen
- Untersuchung als variable Netzquellen
- Erforschung von verschiedenen Netzdienst-Szenarien in der Power-Hardware-in-the-Loop
In einem eigens hierfür erbauten Versuchsfeld bilden wir alle Aspekte wasserstoffbasierter Energiespeichersysteme ab.
- Die alkalische Wasserelektrolyse mit einer Nennleistung von 50 kW produziert bis zu acht Normkubikmeter Wasserstoff pro Stunde bei einem Ausgangsdruck von acht bar.
- Ein dreistufiger Kolbenverdichter kann diesen Wasserstoff dann auf bis zu 450 bar verdichten, um ihn im Tank zu speichern.
- Dieser Tank besteht aus 16 Gasflaschen mit einem Speichervolumen von jeweils 50 Litern, was einer möglichen Wasserstoffmenge von 32 kg oder einem Energieinhalt von 1000 kWh entspricht.
- Komplettiert wird die Wasserstoffanlage durch ein PEM-Brennstoffzellensystem mit einer Nennleistung von 10 kW.
Alles ist durch unterirdische Kabel mit der Power Hardware-in-the-Loop Anlage im SEnSSiCC-Gebäude des Energy Lab verbunden, wo jegliche zukünftigen Energienetze in Echtzeit simuliert werden.
„Speicher für große Mengen erneuerbarer Energie, die gleichzeitig das Stromnetz stützen sind unverzichtbar für die Energiewende“
AEMflex
AEMflex entwickelt und validiert einen modularen 200 kW AEM-Elektrolyseur für die flexible, effiziente und netznahe Produktion von grünem Wasserstoff unter realitätsnahen Bedingungen.
H₂Rail
H₂Rail bildet eine Wasserstoff-betriebene Lokomotive realitätsnah ab, um Brennstoffzellen, Batterien und Energiemanagement direkt im Zug zu testen.
AppLHy
AppLHy erforscht, wie flüssiger Wasserstoff bereitgestellt, gespeichert und genutzt werden kann, auch in Verbindung mit supraleitenden Bauteilen und Antrieben.
