Home | english  | Impressum | Sitemap | KIT

Forschung

ELAB2 Schemata
Verknüpfung verschiedener Energieträger im Energy Lab 2.0 (Bild: KIT)

Das Energiesystem der Zukunft beruht auf der intelligenten Verknüpfung von fluktuierender Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, verschiedenen Speichertechnologien und optimierter Energienutzung.

Um ein solches Zusammenspiel verstehen, kontrollieren und regeln zu können, bedarf es neuer Simulations- und Analysenmethoden welche im „Smart Energy System Simulation and Control Center“ (SEnSSiCC) entwickelt und erprobt werden. Das SEnSSiCC stellt die zentrale Plattform zur Untersuchung und Entwicklung intelligent verknüpfter Energiesysteme im Energy Lab 2.0 dar und untersucht neben der Informations- und Kommunikationstechnologie auch neue Hardwarekomponenten in kritischen Betriebszuständen.

Im Energiesystem der Zukunft wird die regenerativ erzeugte Elektrizität – vor allem aus Wind und Sonne (Solarstromspeicherpark) - zunehmend die primäre Energieform darstellen. Bei einer ganzheitlichen Betrachtung müssen jedoch neben der Elektrizität auch Wärme, Gas und Kraftstoffe in das Gesamtsystem integriert werden. Durch eine solche Sektorkopplung lässt sich über Power-to-X Technologien Wärme (Power-to-Heat) und chemische Energieträger (Power-to-Gas und Power-to-Fuel) aus erneuerbarem Strom herstellen, speichern und verteilen.

Zusammen mit Wasserstoff bildet Kohlenstoff in Form seiner Oxide das Ausgangsmaterial der Power-to-Molecules Prozessketten zur Herstellung von synthetischem Erdgas oder flüssigen Treibstoffen wie Kerosin. Neben regenerativem Wasserstoff lässt sich auch Kohlenstoff über biogene Abfallstoffe, über Kohlendioxid aus der Atmosphäre oder aus industriellen Punktquellen (z.B. Zementwerken) nachhaltig in die Prozesskette integrieren. So hergestellt lässt sich in synthetischem Erdgas oder den flüssigen chemischen Energieträgern erneuerbarer Strom speichern und die Kohlendioxid-Bilanz verbessern oder gar ausgleichen.

Im Energy Lab 2.0 wird dafür am KIT ein Anlagenverbund errichtet, in dem das Zusammenspiel Power-to-X untersucht wird. Über last- und brennstoffflexible Mikro-Gasturbinen besteht zudem die Möglichkeit der Rückverstromung um so ein intelligentes Energiesystem mit allen wichtigen Facetten der Sektorkopplung untersuchen zu können. 

Im Mittelpunkt der Forschung im Energy Lab 2.0 stehen folgende Fragestellungen:

  • Wie können wir die verschiedenen Speichertechnologien mit Stromerzeugern und -verbrauchern um Netz koppeln, um ein intelligentes Energiesystem zu erzeugen?
  • Wie erhöhen wir die Flexibilität bezüglich Last und Brennstoff bei der Stromerzeugung aus chemischen Energieträgern?
  • Wie kompensieren wir die Rolle der zurückgehenden rotierenden Massen im Netz durch Energiesystemdienstleistungen auf Basis dezentraler Komponenten?
  • Wie können wir dies durch Schaffung eines parallelen Energie-Informationsnetzwerkes erreichen?
    Welche Informationen werden hierfür benötigt?
  • Welche Netzwerktopologien sind am besten geeignet für ein Szenario mit größtenteilsdezentraler Bereitstellung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen?