Wasserstofftechnologien
Mit dem stetig steigenden Anteil von erneuerbaren Energien im Stromnetz wächst auch der Bedarf für Energiespeichersysteme. Elektrolyse- und Brennstoffzellenanlagen sind vielversprechende Technologien für Energiespeicher- und Power-to-Gas-Anwendungen, sowie zur Bereitstellung von Regeldienstleistungen zur Verbesserung der Netzstabilität. Echtzeitmodellierung und Simulation spielen eine wichtige Rolle bei der Erforschung von Wasserstoff-Energiespeicheranlagen und vor allem deren nahtloser Integration in das Stromnetz.
Systemische Gesamtbetrachtung: „Digital Twin“
Während zur Simulation von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren schon viele spezifische Forschungsarbeiten veröffentlicht wurden, hat die systemische Gesamtbetrachtung eines wasserstoffbasierten Energiespeichers bisher noch wenig Beachtung in der Wissenschaft erfahren. Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist es daher, ein multidimensionales Modell des gesamten Speichersystems zu erschaffen, das sowohl dynamische Lastwechsel als auch stabilen Betrieb in Echtzeit abbilden kann: den sogenannten „Digital Twin“.
Die Validierung und Optimierung des digitalen Zwillings kann durch den Einsatz der Power Hardware-in-the-Loop Anlage hochpräzise durchgeführt werden. So können das Modell und die echte Anlage identischen Netzbedingungen ausgesetzt werden, um ihr Verhalten zu beobachten.
Konfigurierbares Wasserstoff-Speicherkraftwerk
Dazu bauen wir aktuell ein 50 kW Wasserstoff-Speicherkraftwerk auf. Es wird hochflexibel und einfach rekonfigurierbar sein, in Bezug auf die Leistungsklasse und die genutzten Technologien. So besteht die erste Entwicklungsstufe aus einem alkalischen Elektrolysesystem mit 50 kW, einem Wasserstoffkompressor mit 400 bar Drucktank und einem Brennstoffzellensystem mit 10 kW Ausgangsleistung. Der zweite Schritt umfasst die Erweiterung der Anlage mit einem Wasserstoff-Verflüssiger, sodass Flüssigwasserstoff (LH2) produziert werden kann. Die Leistungsschnittstelle zur PHIL-Anlage ist für eine Höchstleistung von 1 MW ausgelegt, sodass auch eine Vervielfachung der Nennleistung für das Speicherkraftwerk problemlos möglich ist.Kombinierte Speichersysteme
Dank der Flexibilität der Anlage selbst und des Power Hardware-in-the-Loop Systems ist auch eine Kopplung mit anderen Energiespeichersystemen, wie Batterien, Superkondensatoren oder Schwungradspeichern mühelos machbar. Mit diesem Ansatz kann man in hybriden Energiespeichern die Vorteile zweier verschiedener Technologien kombinieren, sodass beispielsweise ein Speichersystem entsteht, das sehr schnell Leistung bereitstellen kann und gleichzeitig eine hohe Energiedichte bei niedrigen Investitionskosten hat.