Institut für Technische Physik (ITEP)

Energiespeichersysteme und multimodalen Komponenten

ESS

60kW Schwungrad Energie Speichersystem

Ein Schwungrad ist eine Speichertechnologie, die die Energie in kinetische Form enthält.  Diese Energie ist quadratisch proportional zur Rotordrehzahl. Um die gespeicherte Energie zu erhöhen werden deshalb Technologien zur Erhöhung der Drehzahl untergesucht.

Das 60kW Schwungradsystem am im PHIL-Labor besteht aus:

  • Dem eigentlichen Schwungradrotor, das aus kohlefaserverstärktem Kunststoff besteht und sich in einem Vakuumgehäuse magnetisch gelagert mit einer maximalen Drehzahl von 45000 Umdrehungen/Minute dreht.

  • Der elektrischen Maschine (in unserem Fall eine permanentmagneterregte Synchronmaschine), die entweder die mechanische Energie aus dem Rotor in elektrische Energie (das System entlädt) oder elektrische Energie in Rotationsenergie (das System lädt) wandelt.

  • Dem leistungselektronischen Umrichter, der elektrische Maschine mit dem Netz verbindet und die Drehzahl des Rotors regelt.

  • Dem elektronischen Regler, der den sichern Betrieb der Maschine gewährleistet.

 

Microgasturbine

Als wichtige Schlüsseltechnologie zum Erreichen der Ziele der Energiewende wird „Power to Gas“ eine zentrale Rolle zugesprochen. Mit dieser Technologie wird Strom elektrochemisch in Gas umgewandelt und in bestehenden Gasinfrastrukturen gespeichert, transportiert und wieder bereitgestellt. Dabei wird an vielen Gliedern des Umwandlungs- und Verteilungsprozesses geforscht.

Unser Anlagenverbund untersucht dabei detailliert das letzte Glied dieser Kette, den Umwandlungsprozess von Gas zu elektrischer und thermischer Leistung beim Endverbraucher. Die Arbeit umfasst die Modellbildung, das Aufstellen von Anwendungsszenarien sowie die experimentelle Untersuchung des Verhaltens der Gasturbine im Anwendungsfall.

Das Alleinstellungsmerkmal dieses Vorhabens ist die Einbindung aller Arbeitsschritte in die sogenannte Echtzeitsimulationsumgebung (Power Hardware in the Loop). Anders als bei theoretischen Simulationen sind wir mit dem vorhandenen Echtzeitsimulationssystem in der Lage, die reale Gasturbine und das Simulationsmodell zu verbinden. Damit lassen sich alle Untersuchungs- und Modellierungsergebnisse sicher wissenschaftlich validieren. Davon profitieren vor allem die Ergebnisse der Anwendungsszenarien und damit verbunden deren Aussagekraft.

Datenblatt der Anlage:

  • Elektrische Leistung:             3,2 kVA
  • Thermische Leistung:            15,6 kW
  • Turbinendrehzahl:                  240.000 U/min
  • Brennstoff:                             Methan
  • Hersteller:                               MTT Micro Turbine Technology